【摘要】：提高透平進(jìn)口溫度是改善燃?xì)廨啓C(jī)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一。先進(jìn)重型燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)口溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過金屬材料的熔點(diǎn),并不斷提高。發(fā)展新型葉片內(nèi)冷結(jié)構(gòu),提高葉片冷卻效率是提高葉片耐熱性,延長葉片使用首命的有效方法。采用新型葉片冷卻結(jié)構(gòu)并結(jié)合換熱性能良好的蒸汽作為冷卻介質(zhì),可以減小冷卻介質(zhì)用量,提高冷卻效率,增加葉片表面溫度均勻性。本文受自然界仿生分形換熱系統(tǒng)的啟發(fā),基于Murray定律設(shè)計(jì)了不同級數(shù)的分形樹狀微通道,并通過實(shí)驗(yàn)比較了三種微通道結(jié)構(gòu)的換熱性能;研究了空氣冷卻下,不同工況參數(shù)(冷卻空氣入口流量、壁面加熱功率)對微通道表面溫度、流動阻力及冷卻效率的影響。通過對三種微通道的大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,獲得了所設(shè)計(jì)微通道換熱實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)則關(guān)系式,揭示了分形樹狀微通道的流動換熱規(guī)律。同時對分形樹狀微通道進(jìn)行了仿真分析,進(jìn)一步探究了樹狀微通道的強(qiáng)化換熱機(jī)理;并將四級分形樹狀微通道與具有相同換熱表面積、相同流道體積的單程和雙程蛇形通道進(jìn)行了比較,結(jié)果表明所設(shè)計(jì)的四級微通道換熱性能最佳�；谏鲜鰧Ψ中螛錉钗⑼ǖ赖难芯�,以701F重型燃?xì)廨啓C(jī)透平第一級靜葉為原型,采用四級分形樹狀微通道,設(shè)計(jì)了一種葉片內(nèi)冷結(jié)構(gòu),并對其冷卻性能進(jìn)行仿真分析。針對所設(shè)計(jì)葉片存在的問題,提出兩種葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案。研究比較優(yōu)化后的葉片表而溫度分布與冷卻效率,最終獲得一種冷卻效果良好的新型仿生葉片內(nèi)冷結(jié)構(gòu)。最后對設(shè)計(jì)優(yōu)化的葉片結(jié)構(gòu),在不同工況因素(入口溫度、入口流量)下,不同冷卻工質(zhì)冷卻(空氣和蒸汽)的換熱特性作進(jìn)一步研究分析,為葉片內(nèi)冷結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步設(shè)計(jì)優(yōu)化提供理論依據(jù)。
【圖文】：

圖 1-1 國外重型燃機(jī)發(fā)展歷程[1]Fig.1-1 The development progress of heavy gasturbine.圖 1-2 西門子 SGT-8000H 重型燃?xì)釬ig.1-2 Siemens SGT-8000h heavy gas turbine inforeign.圖 1-3 國內(nèi)燃機(jī)發(fā)展歷程[4]Fig.1-3 The development progress of heavy gasturbine at home.圖 1-4 循環(huán)比功率與透平進(jìn)口溫度關(guān)系Fig.1-4 Relationship between cycle ratio powerand turbine inlet temperature.

圖 1-1 國外重型燃機(jī)發(fā)展歷程[1]Fig.1-1 The development progress of heavy gasturbine.圖 1-2 西門子 SGT-8000H 重型燃?xì)釬ig.1-2 Siemens SGT-8000h heavy gas turbine inforeign.圖 1-3 國內(nèi)燃機(jī)發(fā)展歷程[4]Fig.1-3 The development progress of heavy gasturbine at home.圖 1-4 循環(huán)比功率與透平進(jìn)口溫度關(guān)系Fig.1-4 Relationship between cycle ratio powerand turbine inlet temperature.
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TK472

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2648138