间冷循环燃气轮机低压压气机气动设计及优化

发布时间：2020-04-11 17:17

【摘要】：燃气轮机具有体积小、单机功率大、排放污染小等优点。而压气机是燃气轮机的核心部件之一。对于双转子燃气轮机来说,相比于核心压气机(高压压气机),低压压气机处于压缩系统的最前端,对于其气动性能要求和稳定工作范围的要求更为苛刻。尤其是驱动型燃气轮机的间冷循环方式,由于间冷器的介入导致燃气轮机低工况下的稳定工作裕度更加难以保证,给低压压气机的气动设计带来很大难度,需要研究宽工作范围稳定工作的低压压气机气动布局方法,从而实现燃机整体性能指标的提升。本文设计和研究过程主要基于哈尔滨工程大学的压气机自动气动设计平台。利用现代计算流体力学技术以及优化方法等手段针对该低压压气机进行了一维方案设计及分析、S2流面反问题设计、叶片造型、三维CFD设计以及可转导叶规律在内的压气机气动设计工作。首先,基于DOE的方式整理大量试验数据,模拟回归方程,总结一维气动参数与压气机整机效率之间的定量关系,得出具有指导意义的参数分布。然后计算完成了某型低压压气机的气动设计过程并给出了详细的流场分析。经过三维CFD结果的数值校核,压气机设计点效率达到88.98%,低工况喘振裕度达到11.6%,满足了设计指标。最后,针对设计结果开展了多级压气机非设计工况的性能分析以及可转导叶调节方案设计方法的研究。结合现代优化设计软件研究了压气机多排可转导叶的优化方法,为压气机的可转导叶方案设计和验证提供了基础和参考,总结出可转导叶转角的最优变化规律。
【图文】：

哈尔滨工程大学硕士学位论文足国家对于新型燃气轮机的发展需求，，赶超船舶动力装置的世界进我国海军现代化建设，对复杂循环燃气轮机的研究有其必要性和紧冷（回热）循环燃气轮机的发展状况间冷（回热）循环燃气轮机工作原理气轮机简单循环系统中气体在经过低压和高压压气机后直接进入混合燃烧。而间冷循环燃气轮机（Intercooled Gas Turbine）是在低压压气机之间安装 1 个间冷器，通过降低气体温度，来减少高压压功[5]。其系统如图 1.1 所示。

图 1.1 间冷循环系统示意图冷回热循环燃气轮机（Intercooled Recuperated Gas Turbine）是在之间增加 1 台间冷器，在排气口增加 1 台回热器[5]。其系统如图 降低了进入高压压气机的空气温度,高压压气机的压缩耗功因此而应地降低了高压压气机的出口温度,这样便增加了回热器两侧流体的效率因此得到了提高。在回热器中,压缩空气吸收了尾气中的热减少需要加入燃烧室的热量,降低了燃油的消耗。
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK474.8

【参考文献】

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本文编号：2623836