本文關(guān)鍵詞：微型燃氣輪機系統(tǒng)氣動設(shè)計及變間隙對性能的影響

  更多相關(guān)文章： 離心壓氣機 向心透平 氣動設(shè)計 數(shù)值模擬 頂部間隙

【摘要】：深入認識和了解微型燃氣輪機的氣動性能和內(nèi)部流動特點對設(shè)計和開發(fā)先進的下一代燃氣輪機具有重要的意義。駐車預(yù)熱微型燃氣輪機系統(tǒng),是一種分布式能源系統(tǒng)的重要功能轉(zhuǎn)化部件。它可在高溫、極高轉(zhuǎn)速、極小葉高的惡劣工作環(huán)境中,在極小流量下高效工作,承擔著高效利用熱能發(fā)電的任務(wù)。為了設(shè)計先進的氣動性能匹配的微型離心壓氣機和微型向心透平,本文開展了如下幾何方面的研究工作:采用一維計算和CFturbo三維葉形幾何建模軟件設(shè)計了無葉頂間隙的微型離心壓氣機和微型向心透平葉柵,通過Ansys CFX商業(yè)軟件數(shù)值計算了微型離心壓氣機和微型向心透平流場,評估了葉柵流場的氣動性能,確定了不考慮葉頂間隙時性能匹配的微型離心壓氣機和微型向心透平的設(shè)計方案。為了考核上述初步達標的微型離心壓氣機和微型向心透平的設(shè)計方案的強度和材料的安全性,以氣動性能為基礎(chǔ)通過Ansys Workbench軟件平臺的先進固體強度計算軟件Static Structural,分別開展穩(wěn)態(tài)條件下的離心壓氣機和向心渦輪葉片的最大變形和最大等效應(yīng)力計算,評估了滿足氣動設(shè)計要求的葉片的強度性能,通過與許用應(yīng)力的比較,證明了此葉形設(shè)計方案的安全性。在無間隙微型燃氣輪機的氣動性能的基礎(chǔ)上,研究不同葉頂間隙時,泄漏流動對離心壓氣機和向心透平葉柵氣動性能的影響。指出葉頂間隙的泄漏流動對微型離心壓氣機流場的非線性影響,此離心壓氣機流場的質(zhì)量流量、輸入功率和效率隨著間隙的增大存在雙峰值。葉頂間隙的泄漏流動對微型向心透平流場的影響的規(guī)律,為隨著葉頂間隙的增大,透平的質(zhì)量流量、輸入功率和效率呈單調(diào)遞減趨勢。2%葉頂間隙離心壓氣機方案做為所選達標的離心壓氣機設(shè)計方案,為了匹配壓氣機性能,需要進一步提高2%葉頂間隙的向心透平氣動性能。本文通過調(diào)整向心透平靜葉進口氣流角,控制靜葉出口氣流速度和氣流角,從CFD三維流動的角度尋找最佳動葉的進口氣流參數(shù),進而使透平輸出功率進一步增大至569.5W。至此駐車預(yù)熱微型燃氣輪機系統(tǒng)的設(shè)計方案的所有氣動性能參數(shù)滿足設(shè)計要求。
【關(guān)鍵詞】：離心壓氣機 向心透平 氣動設(shè)計 數(shù)值模擬 頂部間隙
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK472
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 緒論10-20
• 1.1 課題背景及研究意義10-11
• 1.2 離心壓氣機國內(nèi)外研究進展11-16
• 1.2.1 離心壓氣機基本工作原理11-12
• 1.2.2 離心壓氣機發(fā)展概況12-16
• 1.3 向心透平國內(nèi)外研究進展16-19
• 1.3.1 向心透平結(jié)構(gòu)及原理16-17
• 1.3.2 向心透平發(fā)展概況17-19
• 1.4 本文主要工作內(nèi)容19-20
• 第2章 數(shù)值計算方法與軟件20-29
• 2.1 引言20
• 2.2 計算軟件CFX及數(shù)值方法介紹20-26
• 2.2.1 Turbo Grid21-22
• 2.2.2 CFX前處理22-23
• 2.2.3 CFX求解器23-24
• 2.2.4 CFX后處理24-25
• 2.2.5 湍流模型25-26
• 2.3 網(wǎng)格生成26-27
• 2.3.1 網(wǎng)格生成軟件ICEM27
• 2.3.2 IGG/Auto Grid27
• 2.4 CFTURBO軟件平臺27-28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 微型離心式壓氣機氣動設(shè)計與數(shù)值模擬29-53
• 3.1 引言29
• 3.2 離心式壓氣機氣動設(shè)計29-35
• 3.2.1 微型離心壓氣機設(shè)計參數(shù)29-30
• 3.2.2 一維參數(shù)計算30-33
• 3.2.3 三維造型設(shè)計33-35
• 3.3 網(wǎng)格劃分及邊界條件35-36
• 3.4 數(shù)值計算結(jié)果分析36-47
• 3.4.1 整體性能分析36-42
• 3.4.2 葉片表面流動分析42-47
• 3.5 離心壓氣機葉輪固體域強度分析47-52
• 3.5.1 壓氣機葉輪固體域網(wǎng)格劃分及強度計算邊界條件設(shè)置48-49
• 3.5.2 主葉片固體域強度計算結(jié)果分析49-51
• 3.5.3 分流葉片固體域強度計算結(jié)果分析51-52
• 3.6 本章小結(jié)52-53
• 第4章 微型向心透平氣動設(shè)計與數(shù)值模擬53-80
• 4.1 引言53
• 4.2 向心渦輪氣動設(shè)計53-62
• 4.2.1 一維參數(shù)計算53-60
• 4.2.3 三維造型設(shè)計60-62
• 4.2.4 網(wǎng)格劃分及邊界條件62
• 4.3 微型向心透平的氣動性能分析62-73
• 4.3.1 微型向心透平總體性能分析62-64
• 4.3.2 微型透平靜葉氣動性能分析64-67
• 4.3.3 微型透平動葉氣動性能分析67-73
• 4.4 微型向心透平的強度性能分析73-78
• 4.4.1 靜葉固體域強度分析74-76
• 4.4.2 動葉固體域強度分析76-78
• 4.5 本章小結(jié)78-80
• 第5章 考慮葉頂間隙的微型燃氣輪機性能80-101
• 5.1 引言80
• 5.2 葉頂間隙對微型離心壓氣機氣動性能的影響80-88
• 5.2.1 葉頂間隙對離心壓氣機動葉流域渦量場的影響80-84
• 5.2.2 葉頂間隙對離心壓氣機動葉流域熵增的影響84-88
• 5.3 葉頂間隙對微型向心透平氣動性能的影響88-98
• 5.3.1 葉頂間隙對透平動葉流域渦量場的影響88-92
• 5.3.2 葉頂間隙對透平動葉流域熵增的影響92-97
• 5.3.3 葉頂間隙對透平整體氣動性能的影響97-98
• 5.4 可調(diào)導葉對微型向心透平氣動性能的影響98-100
• 5.5 本章小結(jié)100-101
• 結(jié)論101-103
• 參考文獻103-108
• 致謝108

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉導治;槳扇氣動設(shè)計問題[J];航空動力學報;1987年04期

2 劉志珩;燃氣舵的氣動設(shè)計[J];戰(zhàn)術(shù)導彈技術(shù);1988年02期

3 E.Hagstrom;劉祖前;;介紹一個可簡化氣動設(shè)計的流量—壓降方程[J];液壓工業(yè);1988年01期

4 石靖 ,李君山 ,王平洽 ,金石;考慮冷氣摻混的渦輪氣動設(shè)計計算方法[J];航空動力學報;1989年04期

5 蔡兆林,吳克啟,區(qū)穎達;3-99風機模型的氣動設(shè)計與性能試驗[J];華中理工大學學報;1993年S1期

6 黃禮耀;高效節(jié)能風扇的氣動設(shè)計[J];洪都科技;1996年02期

7 仇強華,黃志澄;單級入軌有翼火箭的氣動設(shè)計[J];流體力學實驗與測量;1997年02期

8 趙擁軍,邢秀清,周盛;超/跨音風扇氣動設(shè)計體系有關(guān)流動模型改進探討[J];航空動力學報;1999年01期

9 趙秀云;;某型機氣動設(shè)計與改進改型[J];直升機技術(shù);1999年04期

10 王立新 ,李勇;特殊運輸平臺的氣動設(shè)計問題[J];國際航空;2002年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前9條

1 司江濤;趙學訓;趙克良;;“平衡木”式探測雷達天線艙支架的氣動設(shè)計研究[A];全國低跨超聲速空氣動力學文集第一卷（2001年）[C];2001年

2 王麟華;朱一錕;;高微重力水平氣球落艙方案的氣動設(shè)計[A];中國空間科學學會空間探測專業(yè)委員會第十三次學術(shù)會議論文集[C];2000年

3 周拜豪;程榮輝;尹紅順;蘭發(fā)祥;;帶箍高性能兩級風扇設(shè)計[A];大型飛機關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國航空學會2007年學術(shù)年會論文集[C];2007年

4 林鳳英;趙平;;試驗彈氣動設(shè)計[A];中國空氣動力學學會第十屆物理氣體動力學專業(yè)委員會會議論文集[C];2001年

5 鄧一菊;段卓毅;楊錚;;大型運輸機高升力裝置氣動設(shè)計[A];大型飛機關(guān)鍵技術(shù)高層論壇暨中國航空學會2007年學術(shù)年會論文集[C];2007年

6 張魯民;;再入飛行器氣動設(shè)計[A];近代空氣動力學研討會論文集[C];2005年

7 倪嘉敏;;我國運載火箭氣動設(shè)計回顧[A];近代空氣動力學研討會論文集[C];2005年

8 劉沛清;胡穎;馬蓉;;臨近空間低動態(tài)飛行器螺旋槳的氣動設(shè)計方法[A];慶祝中國力學學會成立50周年暨中國力學學會學術(shù)大會’2007論文摘要集（下）[C];2007年

9 林鳳英;趙平;李勇;彭剛;;PX航彈氣動設(shè)計[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李晶雪;創(chuàng)新鑄就超越[N];中國航空報;2006年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 邊昕;大膨脹比兩級渦輪氣動設(shè)計及數(shù)值研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2015年

2 張卿;ORC系統(tǒng)透平膨脹機的設(shè)計與數(shù)值模擬[D];西華大學;2015年

3 張奧;太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的有機工質(zhì)向心透平氣動設(shè)計研究[D];華中科技大學;2014年

4 孫越;微型燃氣輪機系統(tǒng)氣動設(shè)計及變間隙對性能的影響[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

5 韓陽;某型軸流燃氣渦輪氣動設(shè)計及強度分析[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

6 鄭振江;高膨脹比向心渦輪的氣動設(shè)計與數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學;2011年

7 許艷;醫(yī)用微渦輪氣動優(yōu)化設(shè)計[D];北京化工大學;2014年

，

本文編號：1066563