燃气轮机性能的数学模型及其优化解法

本文建立了流量残量方程组形式的燃气轮机性能的新数学模型，并提出了用Newton-Raphson和DFP－BFS优化组合解法来求解该模型。计算实践表明，该法不仅稳定性高、收敛速度快，而且求解精度高，可在任何工况下都得到较为满意的结果，在燃气轮机设计中有一定的实用价值。

三轴燃气轮机动态性能模块化仿真

该文提出了一种三轴燃气轮机动态性能模块化仿真的方法 ,所给出的仿真模型具有变系数、模块化和递阶结构的特点。对三轴燃气轮机的加速、减速过渡过程进行了仿真 ,结果表明所采用的模型及方法完全可以满足一些强非线性过程的实时动态仿真要求 ,同时程序的编制也变得简捷。

HAT循环中加填料饱和器的实验研究

建立了饱和器实验台,对空心饱和器和加填料饱和器进行了对比性实验。分析了喷雾颗粒直径对饱和器性能的影响,比较了空心饱和器和加填料饱和器的热力性能,同时对饱和器内压力损失进行了实验研究。

UG平台下涡轮叶片曲面造型的一个处理技巧

介绍利用UG软件对涡轮叶片关键部位的造型过程中,一处缺陷的处理技巧。该方法源于渐进的设计思想,明显地抑制了曲面的皱褶。

加填料饱和器传热传质模型研究

从水气之间的传热传质原理入手,引入水膜模型,建立加填料饱和器的数学模型。将模型的计算结果与实验结果进行了对比,验证了加填料饱和器数学模型的正确性。应用该数学模型分析了压力变化对加填料饱和器传热传质的影响,同时讨论了沿加填料饱和器高度方向的传热传质过程。研究发现,随着饱和器内工作压力的增大,饱和器出口空气更容易达到饱和,但空气的绝对湿度降低了;并且在整个传热传质过程中,质量一直从水膜传向空气主体,而热量的传递方向则有可能发生改变。

小偏差方法在变几何燃气轮机性能研究中的应用

为了分析不同涡轮变几何给燃气轮机性能带来的影响,基于小偏差方程提出了一种研究变几何燃气轮机性能的新方法。该方法的计算结果与特性曲线法的计算结果比较表明,新方法的计算精度在绝大多数工况下都可以保证在4%以内,如表2所示。采用该方法的计算结果表明,不同涡轮变几何可以得到不同的效果:高压涡轮和低压涡轮变几何可以很好地调节压气机的工作点,在燃气轮机改造过程中可以起到很重要的调节作用,动力涡轮变几何则可以更好地改善机组的变工况性能。

回热器对HAT循环影响的分析

目前对HAT循环中回热器的理论分析大多采用传热温差法和表征回热器特性的回热度分析的方法。针对这两种不同的分析方法分别进行了计算,比较分析了它们对HAT循环的影响,结果表明,传热温差法更加适合于对HAT循环进行理论分析,但应当注意传热温差的选取。而回热度法更多应用于回热器的设计。

燃气涡轮性能算法的稳定性分析研究

本文对目前广泛应用的涡轮性能预估的一维算法和作者提出的新计算方法──逆算法进行了误差分析，证实了逆算法是一种精度高、稳定性好的计算方法，从而为预估燃气涡轮性能提供准确、可靠的方法。

变几何平面叶栅数值模拟

使用CFD软件NUMECA对变几何平面叶栅三维流场进行了数值模拟。分析在不同叶片安装角下,叶片表面静压系数、出口总压损失系数和出口气流角的变化规律。结果表明:在叶栅转角范围内,随着安装角的增大,沿叶型表面气流的扩压段显著增加,叶栅出口气流角也会随之增大,而叶栅总损失不断减小,其中,叶型损失先减小后增大,叶顶间隙泄漏损失和端部二次流损失都是减小的。

变几何涡轮的损失研究

变几何涡轮与定几何涡轮相比,在静叶顶部多了一个端部间隙,端部间隙大小的选取十分重要,既要保证间隙损失不至于过大,又要保证其能够自由转动,不至于受热而被卡死。所以,在保证静叶能够转动的前提下,静叶的端部间隙应尽可能的小。以某一四级动力涡轮为例,分析了第一级静叶的端部间隙大小以及第一级静叶转角给涡轮损失带来的影响,建议变几何动力涡轮的静叶端部间隙选取为静叶叶高的1.8%。

可转导叶级对多级轴流涡轮特性的影响

涡轮导叶可转给流量的调节提供了更大的自由度,同时也改变了涡轮的特性。本文利用本研究所长期积累和实践验证可靠性较强的变几何涡轮特性计算程序,对某典型发动机的四级动力涡轮可转导叶转动不同角度后的特性进行了计算和分析,获得了不同导叶级转角对动力涡轮特性影响的关系曲线。其中也分析了导叶可转后引起的端部间隙所带来的影响。计算分析表明:可转导叶的间隙损失会受到叶型几何角变化的影响,在导叶关小时的间隙损失高于导叶开大时的间隙损失;另外由分析可知,对于需要在大范围工况条件下稳定工作的涡轮来说,可以考虑采用多级导叶可转的机构。

工作压力对湿空气透平循环饱和器性能的影响

饱和器是湿空气透平(HAT)循环的主要部件之一,它的主要作用是加热加湿空气,从而提高整个HAT循环的效率和比功。利用IAPWS-IF97提供的水和水蒸气性质与实际气体状态方程,建立了适用高压条件下饱和器的一维传热传质数学模型;利用该模型计算了不同压力条件下的饱和器工作性能,并分析了饱和器内的传热传质过程中,饱和点的位置、出口性能参数的变化规律,以及能效值的变化,可以供饱和器的设计参考。

船用燃气轮机板翅式回热器设计性能的优化

本文提出了一种回热器设计技术。它适用于在现有的简单循环燃气轮机基础上加装一新设计的回热器，可使该系统的性能达到最优。文中对目前船用燃气轮机装置中应用较广泛的板翅逆流式回热器的设计性能参数（回热度和压降）和结构参数（流道宽、流道长和板翅层数）的优化技术进行了分析，还对板翅式回热器的重量尺寸和系统性能之间的关系作了探索，并提出了新的评判准则。

涡轮蜗壳势流场计算

本文采用有限元法计算蜗壳三维可压缩流场。文中以某径流涡轮蜗壳为例,对其蜗壳通道截面及无叶喷嘴处的势流场进行了分析研究。同时,对非单连域流场的计算提出了新的计算方法——流面迭代法。该法可避免求解不对称刚度矩阵,从而大大减少了计算机存储量,因此在实用中是有价值的。

饱和器热力过程数学模型

建立了饱和器湿空气涡轮（ＨＡＴ）循环中的关键部件的一维传热传质均匀模型，得出了热、质交换沿高度分布的理论曲线；给出了水气交换界面的含湿量曲线，从而解释了饱和器内的传热传质量与高度的关系及原因；还考虑了水气界面水膜热阻对饱和器性能的影响，并提供了水膜热阻的计算方法。

空气冷却燃气透平特性算法的研究

基于现代空气冷却燃气透平具有大冷却空气质量流量和跨音速的工作特点,对燃气透平的通流模型进行了改进,推导出适用于空气冷却燃气透平特性计算的通流模型,同时扩展了其适用范围.将通流模型和损失模型结合起来,利用所建立的性能计算公式,使用Matlab编程得到一套适用于变工况下空气冷却燃气透平特性的计算软件,并且通过多台燃气透平进行性能验证.结果表明:这套空气冷却燃气透平特性计算方法具有较高的精确性.

燃气轮机叶片造型的混合约束条件三次B样条设计法

本文提出了构造燃气轮机叶型的圆弧和三次B样条曲线成型方法，并用引入混合约束条件的三次B样条法设计了一整套构造、拟合、修改燃气轮机叶型的计算机辅助设计软件包，为叶片设计及加工提供了依据。

水膜热阻修正系数对填料饱和器性能的影响

以单膜理论为基础,研究了饱和器内水与空气之间传热传质的过程,引入水膜热阻修正系数K的概念,建立了饱和器传热传质一维计算模型.通过数值模拟计算,分析了K对饱和器性能的影响,并确定了K设计值的取值范围.结果表明：饱和器出口水温、出口气温和出口空气含湿量受K设计值影响明显,K设计值越大,出口气温和出口空气含湿量越高,出口水温则越低;K设计值取得太小,水温和水膜温度相差较大,计算出的空气出口参数会偏小,反之,水膜温度几乎等于水温,计算出的空气出口参数会偏大,K设计值取15~100中的某一个值较为合理.

基于LabVIEW的单轴重型燃气轮机的性能模拟研究

利用LabVIEW开发环境,通过面向对象的模块化建模方法,建立了燃气轮机部件模块库,总装成某单轴燃气轮机变工况运行模型,并通过人为添加故障,进行了无故障和有故障两种模式的性能模拟。模拟计算结果与实际运行监测值吻合度良好,说明该模型很好地反映了该型燃气轮机在各工况下的运行情况,可以应用于该型燃气轮机的运行评估和控制系统。而且,该模型结构清晰,各功能模块完备,具有良好的通用性和可扩展性。

Lewis因子及其对饱和器数值模拟的影响

讨论了Lewis因子和Lewis数两个不同概念的区别和联系,Lewis因子,也叫Lewis关系,表示蒸发过程中传热和传质的对比关系;建立了饱和器的一维数学模型,通过数值计算分析了Lewis因子对饱和器数值模拟结果的影响。