【摘要】：燃氣輪機具有體積小、單機功率大、排放污染小等優(yōu)點。而壓氣機是燃氣輪機的核心部件之一。對于雙轉(zhuǎn)子燃氣輪機來說,相比于核心壓氣機(高壓壓氣機),低壓壓氣機處于壓縮系統(tǒng)的最前端,對于其氣動性能要求和穩(wěn)定工作范圍的要求更為苛刻。尤其是驅(qū)動型燃氣輪機的間冷循環(huán)方式,由于間冷器的介入導致燃氣輪機低工況下的穩(wěn)定工作裕度更加難以保證,給低壓壓氣機的氣動設(shè)計帶來很大難度,需要研究寬工作范圍穩(wěn)定工作的低壓壓氣機氣動布局方法,從而實現(xiàn)燃機整體性能指標的提升。本文設(shè)計和研究過程主要基于哈爾濱工程大學的壓氣機自動氣動設(shè)計平臺。利用現(xiàn)代計算流體力學技術(shù)以及優(yōu)化方法等手段針對該低壓壓氣機進行了一維方案設(shè)計及分析、S2流面反問題設(shè)計、葉片造型、三維CFD設(shè)計以及可轉(zhuǎn)導葉規(guī)律在內(nèi)的壓氣機氣動設(shè)計工作。首先,基于DOE的方式整理大量試驗數(shù)據(jù),模擬回歸方程,總結(jié)一維氣動參數(shù)與壓氣機整機效率之間的定量關(guān)系,得出具有指導意義的參數(shù)分布。然后計算完成了某型低壓壓氣機的氣動設(shè)計過程并給出了詳細的流場分析。經(jīng)過三維CFD結(jié)果的數(shù)值校核,壓氣機設(shè)計點效率達到88.98%,低工況喘振裕度達到11.6%,滿足了設(shè)計指標。最后,針對設(shè)計結(jié)果開展了多級壓氣機非設(shè)計工況的性能分析以及可轉(zhuǎn)導葉調(diào)節(jié)方案設(shè)計方法的研究。結(jié)合現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計軟件研究了壓氣機多排可轉(zhuǎn)導葉的優(yōu)化方法,為壓氣機的可轉(zhuǎn)導葉方案設(shè)計和驗證提供了基礎(chǔ)和參考,總結(jié)出可轉(zhuǎn)導葉轉(zhuǎn)角的最優(yōu)變化規(guī)律。
【圖文】：

哈爾濱工程大學碩士學位論文足國家對于新型燃氣輪機的發(fā)展需求，，趕超船舶動力裝置的世界進我國海軍現(xiàn)代化建設(shè)，對復雜循環(huán)燃氣輪機的研究有其必要性和緊冷（回熱）循環(huán)燃氣輪機的發(fā)展狀況間冷（回熱）循環(huán)燃氣輪機工作原理氣輪機簡單循環(huán)系統(tǒng)中氣體在經(jīng)過低壓和高壓壓氣機后直接進入混合燃燒。而間冷循環(huán)燃氣輪機（Intercooled Gas Turbine）是在低壓壓氣機之間安裝 1 個間冷器，通過降低氣體溫度，來減少高壓壓功[5]。其系統(tǒng)如圖 1.1 所示。

圖 1.1 間冷循環(huán)系統(tǒng)示意圖冷回熱循環(huán)燃氣輪機（Intercooled Recuperated Gas Turbine）是在之間增加 1 臺間冷器，在排氣口增加 1 臺回熱器[5]。其系統(tǒng)如圖 降低了進入高壓壓氣機的空氣溫度,高壓壓氣機的壓縮耗功因此而應(yīng)地降低了高壓壓氣機的出口溫度,這樣便增加了回熱器兩側(cè)流體的效率因此得到了提高。在回熱器中,壓縮空氣吸收了尾氣中的熱減少需要加入燃燒室的熱量,降低了燃油的消耗。
【學位授予單位】：哈爾濱工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK474.8

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 茅曉晨;劉波;張國臣;巫驍雄;鄧熙;程昊;;復合彎掠優(yōu)化對跨聲速壓氣機性能影響的研究[J];推進技術(shù);2015年07期

2 王維;楚武利;張皓光;;基于試驗設(shè)計的高負荷軸流壓氣機葉頂噴氣參數(shù)化研究[J];推進技術(shù);2014年02期

3 史磊;劉波;張鵬;李俊;王雷;;商用發(fā)動機10級高壓壓氣機一維特性優(yōu)化設(shè)計[J];航空動力學報;2013年07期

4 劉寶杰;袁春香;于賢君;;前緣形狀對可控擴散葉型性能影響[J];推進技術(shù);2013年07期

5 宋寅;顧春偉;;葉片前緣形狀對壓氣機氣動性能的影響[J];工程熱物理學報;2013年06期

6 吳虎;毛凱;孫娜;;多級軸流壓氣機變幾何擴穩(wěn)優(yōu)化與性能約束分析[J];航空發(fā)動機;2012年06期

7 沈燁;;LM2500系列燃氣輪機發(fā)展探析[J];農(nóng)業(yè)科技與裝備;2012年10期

8 王輔方;趙連會;何磊;張玫寶;;某型多級軸流壓氣機三維CFD流場分析及氣動優(yōu)化[J];熱力透平;2012年03期

9 姜斌;鄭群;王松濤;馮國泰;;跨聲速風扇的彎、掠三維設(shè)計研究[J];航空動力學報;2012年08期

10 趙鵬程;劉波;宣揚;雷憲成;;基于遺傳算法的壓氣機葉型優(yōu)化設(shè)計[J];航空計算技術(shù);2011年06期

相關(guān)會議論文 前1條

1 孫鵬;任靜;蔣洪德;;先進燃氣輪機的特征及發(fā)展趨勢[A];中國動力工程學會透平專業(yè)委員會2011年學術(shù)研討會論文集[C];2011年

相關(guān)博士學位論文 前1條

1 馬文生;多級軸流壓氣機氣動優(yōu)化設(shè)計研究[D];清華大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 鐘勇健;多級軸流壓氣機一維性能計算與優(yōu)化研究[D];上海交通大學;2014年

2 程文強;基于正交試驗設(shè)計超燃燃燒室數(shù)值模擬[D];南昌航空大學;2013年

3 張善科;船用間冷循環(huán)燃氣輪機性能仿真研究[D];中國艦船研究院;2012年

4 駱平平;間冷循環(huán)燃氣輪機性能優(yōu)化與仿真研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

5 明玉周;多級軸流壓氣機級設(shè)計技術(shù)及氣動性能研究[D];哈爾濱工程大學;2011年

6 付曉濤;附面層抽吸對壓氣機葉柵內(nèi)流動影響的實驗研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

7 胡晏銘;多級軸流壓氣機導/靜葉DSP調(diào)控技術(shù)的研究[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2009年

8 文超柱;艦載燃氣輪機間冷器的設(shè)計與研究[D];上海交通大學;2009年

9 宮偉;三級軸流壓氣機導/靜葉及轉(zhuǎn)速聯(lián)調(diào)的數(shù)值分析[D];中國科學院研究生院（工程熱物理研究所）;2008年

10 王亮亮;多級軸流壓氣機三維數(shù)值模擬[D];哈爾濱工程大學;2008年

本文編號：2623836