舰用间冷循环压气机气动设计

发布时间：2020-05-12 17:19

【摘要】：燃气轮机作为舰用动力装置得到了广泛的应用,大档功率(30000马力以上)燃气轮机的研发成为各国海军舰用燃气轮机的发展主流。采用复杂循环,通过循环的改进实现更高的性能是舰用燃气轮机性能提高的途径之一。间冷循环燃气轮机是根据间冷回热循环的研究提出的新型舰用燃气轮机循环,间冷循环燃气轮机在国外舰用上还没有应用先例。本文针对某型燃气轮机采用间冷循环后,对低压压气机进行的相关气动设计。首先,研究间冷循环的特点,对间冷循环过程进行了建模分析,并从理论上对压气机采用间冷循环后降低耗功进行了分析。其次,在优化设计的基础上对低压压气机进行了减两级的具体设计,提出了两种方案,即原动叶加新出口导流叶片(一列叶片)和原动叶、原静叶加新出口导流叶片(两列叶片)。同时根据相应方案对出口导流叶片进行了造型设计。在一维和三维计算的基础上对减级后的改型机进行了气动性能的分析。结果表明所设计的叶片,满足气动性能要求。两种方案相比,一列叶片方案效率略高于两列叶片方案。推荐采用一列叶片方案。
【图文】：

装置的最大功率表征着舰用可达的最高航速，而大中型水面舰用的主况运行时间仅占总运行时间的 3%～8%，作为全工况机组燃气轮机的低工决定了舰用巡航速度下经济性和续航力。为解决简单循环燃气轮机动力装况效率低、工况不稳定的情况，舰用多会应用巡航与加速相结合的动主要包括燃—燃联合动力装置(COGAG)、燃—燃交替动力装置(COG燃联合动力装置(CODAG)和柴—燃交替动力装置(CODOG)等[6-10]。大部分大功率燃气轮机关键技术掌握在少数日美欧等工业强国手中。正具备设计和制造舰用燃气轮机动力装置的制造公司凤毛麟角，且被舰用应用的燃气轮机只限于少数几个型号。目前，大功率档（30000）且适合海军舰艇使用的燃气轮机成为各国研发的主流。我国的情况，由于海军力量尚薄弱，急需发展大型水面舰用，因此发展大功率舰机在相当一段时间内是当务之急。 大功率舰用燃气轮机国外研究情况国外大功率舰用燃气轮机功率、效率的变化趋势见图 1-1。

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文和耐久性试验，结果表明[12-14]：WR-21 燃气轮机与简单循环的机相比，不仅额定工况下耗油率降低（ISO 条件下，全负荷状态2%），而且在大部分功率范围内具有平坦的耗油率曲线（30%额率也达到了 41.16%）。WR-21 型燃气轮机在整个功率范围内较率，，可增加舰用在一定储油量条件下的航程，还可在给定的航程用的载油量。WR-21 型燃气轮机与美国海军现役的其他燃气轮消耗量降低约 30%[15,16]。单循环与 ICR 循环的原理见图 1-2。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U674.7

【参考文献】

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本文编号：2660573