【摘要】：燃氣輪機作為艦用動力裝置得到了廣泛的應(yīng)用,大檔功率(30000馬力以上)燃氣輪機的研發(fā)成為各國海軍艦用燃氣輪機的發(fā)展主流。采用復(fù)雜循環(huán),通過循環(huán)的改進實現(xiàn)更高的性能是艦用燃氣輪機性能提高的途徑之一。間冷循環(huán)燃氣輪機是根據(jù)間冷回熱循環(huán)的研究提出的新型艦用燃氣輪機循環(huán),間冷循環(huán)燃氣輪機在國外艦用上還沒有應(yīng)用先例。本文針對某型燃氣輪機采用間冷循環(huán)后,對低壓壓氣機進行的相關(guān)氣動設(shè)計。首先,研究間冷循環(huán)的特點,對間冷循環(huán)過程進行了建模分析,并從理論上對壓氣機采用間冷循環(huán)后降低耗功進行了分析。其次,在優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上對低壓壓氣機進行了減兩級的具體設(shè)計,提出了兩種方案,即原動葉加新出口導流葉片(一列葉片)和原動葉、原靜葉加新出口導流葉片(兩列葉片)。同時根據(jù)相應(yīng)方案對出口導流葉片進行了造型設(shè)計。在一維和三維計算的基礎(chǔ)上對減級后的改型機進行了氣動性能的分析。結(jié)果表明所設(shè)計的葉片,滿足氣動性能要求。兩種方案相比,一列葉片方案效率略高于兩列葉片方案。推薦采用一列葉片方案。
【圖文】：

裝置的最大功率表征著艦用可達的最高航速，而大中型水面艦用的主況運行時間僅占總運行時間的 3%～8%，作為全工況機組燃氣輪機的低工決定了艦用巡航速度下經(jīng)濟性和續(xù)航力。為解決簡單循環(huán)燃氣輪機動力裝況效率低、工況不穩(wěn)定的情況，艦用多會應(yīng)用巡航與加速相結(jié)合的動主要包括燃—燃聯(lián)合動力裝置(COGAG)、燃—燃交替動力裝置(COG燃聯(lián)合動力裝置(CODAG)和柴—燃交替動力裝置(CODOG)等[6-10]。大部分大功率燃氣輪機關(guān)鍵技術(shù)掌握在少數(shù)日美歐等工業(yè)強國手中。正具備設(shè)計和制造艦用燃氣輪機動力裝置的制造公司鳳毛麟角，且被艦用應(yīng)用的燃氣輪機只限于少數(shù)幾個型號。目前，大功率檔（30000）且適合海軍艦艇使用的燃氣輪機成為各國研發(fā)的主流。我國的情況，由于海軍力量尚薄弱，急需發(fā)展大型水面艦用，因此發(fā)展大功率艦機在相當一段時間內(nèi)是當務(wù)之急。 大功率艦用燃氣輪機國外研究情況國外大功率艦用燃氣輪機功率、效率的變化趨勢見圖 1-1。

哈爾濱工業(yè)大學工程碩士學位論文和耐久性試驗，結(jié)果表明[12-14]：WR-21 燃氣輪機與簡單循環(huán)的機相比，不僅額定工況下耗油率降低（ISO 條件下，全負荷狀態(tài)2%），而且在大部分功率范圍內(nèi)具有平坦的耗油率曲線（30%額率也達到了 41.16%）。WR-21 型燃氣輪機在整個功率范圍內(nèi)較率，，可增加艦用在一定儲油量條件下的航程，還可在給定的航程用的載油量。WR-21 型燃氣輪機與美國海軍現(xiàn)役的其他燃氣輪消耗量降低約 30%[15,16]。單循環(huán)與 ICR 循環(huán)的原理見圖 1-2。
【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】：U674.7

【參考文獻】

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本文編號：2660573