陈娉婷
,
李雪英
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
燃气轮机一级静叶冷却结构非常复杂,要提高燃气轮机的设计水平,在现有的结构和设计的基础上,需要进行更加精细化的设计,需要对多种设计因素进行综合考虑,挖掘现有结构的冷却潜力.本文采用数值计算方法,研究了叶栅环境下,冲击衬套的使用对于一级静叶气膜孔流量分配和气膜冷却效率的影响.结果表明,冲击衬套会影响气膜孔的流量分配,而流量分配是传热的基础.同时,冲击腔会改善气膜孔内的流动,在流量不变的条件下提升气膜冷却效率.
关键词:
冲击冷却
,
流量分配
,
气膜冷却
韩昌
,
迟重然
,
尹洪
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
采用三维非定常数值模拟计算某重型燃气轮机第一级透平的全气膜冷却特性,探讨级环境下静叶表面与静叶端壁及动叶表面与动叶平台的气膜非定常特性及泛冷却效应.燃气轮机泛冷却是指燃气轮机透平冷却气体出流在非设计位置所引起的附加效果.该部分工作包含两部分内容,其中第一部分关注级环境下静叶全气膜及燃烧室与静叶间的环缝密封出流在静叶端壁上的气膜覆盖,以及环缝密封出流在下游静叶栅中所形成的泛冷却效应.结果表明,在时均来流条件下,静叶表面及端壁气膜冷却效率分布非定常特征并不明显;燃烧室与静叶环缝密封出流在端壁上形成气膜覆盖,同时在静叶吸力面轴向Z/C ＞0.5和叶高S/H ＜10％区域形成泛冷却效应,且泛冷却效率随着环缝密封流量的增大而呈指数关系快速上升,设计工况下最大泛冷却效率达0.11.
关键词:
级环境
,
静叶全气膜
,
端壁气膜
,
非定常
,
泛冷却
李雪英
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
为了降低污染物排放,燃气轮机燃烧方式的改变所带来的透平进口温度剖面的改变,会对透平一级静叶冷却带来较大的影响.本文根据真实燃气轮机透平入口的温度条件,抽象出三种具有代表性的燃烧室出口温度剖面,分别研究其对端壁冷却的影响.结果表明,燃烧室出口温度剖面会对静叶端壁近压力面侧、吸力面的上下角区温度分布造成较大影响.
关键词:
燃烧室温度剖面
,
端壁
,
气膜冷却
吴康
,
任静
,
蒋洪德
,
工程热物理学报
本文通过构建由一级动静叶组成的外流影响下的轮缘密封问题的实验和数值模型,针对燃气轮机透平转静轮盘间隙的封严与入侵问题开展了研究.其中第一部分主要关注燃气入侵的主要影响因素,入侵气体在腔室内部的分布规律和最小封严流量.结果表明:静叶尾缘的压力分布是造成燃气入侵的主要原因,即在主流的压力大于密封腔室内压力的区域会出现燃气侵入腔室,造成局部温度过高;主流压力小于腔室内部的压力区域,密封气体能够较好的封严转静间隙.入侵气体和封严气体的掺混主要发生在腔内高半径处并在高速旋转的动盘引发的夹带作用下深入腔室内部低半径处.因此在轮缘密封的结构设计中需要全面的考虑这些因素的影响.
关键词:
整级透平
,
转静轮缘
,
封严与入侵
,
动盘夹带效应
林立
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
在一些情况下,燃机透平中用于供给轮缘密封的气体流量要小于自由盘的夹带流量。本文采用气热耦合数值计算的方法,并结合轮盘一维导热模型,分析了小流量下（λ_t〈0.22）转静腔室传热特点及其中关键的影响因素。研究结果表明,对于小流量下的转静系盘腔系统,可以根据盘面传热系数随冷气量的变化定义一个临界流量λ_（t,c）,当冷气流量大于λ_（t,c）时,盘面传热系数随冷气量增加缓慢增大,近似等于自由盘状态;当冷气量小于λ_（t,c）时,盘面传热系数随冷气量减小而迅速减小。文中给出了一种估算动盘面传热系数随冷气量变化的方法。文章同时分析了转速对于轮盘传热（λ_（t,c）〈λ_t〈λ_（t,fd））的影响,当转速对应的Ecb等于Ecb,c时,轮盘的体平均温度最低。
关键词:
转静系盘腔
,
气热耦合
,
埃克特数
,
一维模型
吴康
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
本文通过构建由一级动静叶组成的外流影响下的轮缘密封问题的实验和数值模型,针对燃气轮机透平转静轮盘间隙的封严与入侵问题开展了研究.其中第二部分主要关注不同封严结构的特性.结果表明:复杂的封严结构能够避免主流和腔室内部气体的直接接触,增大主流入侵的沿程阻力和削弱主流的切向速度分量的影响.在本文的实验条件下,径向封严所需要的最小密封流量相较于轴向封严能够减少50％以上.
关键词:
转静轮缘
,
轴向封严
,
径向封严
,
双封严结构
李雪英
,
李明飞
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
透平一级静叶前缘是高温燃气滞止的区域,承受着整个叶片最高的热负荷,是极为重要的冷却部位.本文首先通过压力敏感漆实验得到了前缘在不同布置、吹风比、密度比情况下的绝热气膜冷却有效度分布,结合数值所给出的详细流场和传热信息,深入剖析了前缘气膜冷却的流动传热机制.
关键词:
前缘
,
气膜冷却
,
绝热气膜冷却有效度
谭勤学
,
林立
,
吴康
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
间断伽辽金方法(DGM)对守恒变量及梯度变量具有一致的任意高阶计算精度,因此该方法也具有较高的热流计算精度.本文搭建了二次空气系统单元机理实验台,并采用DGM对中心进气转静系开展了数值计算,取得了误差小于10％的对流换热系数计算结果.此外本文结合SST-γ-Reθ转捩模型,应用有限体积方法(FVM)及DGM,对燃气轮机旋转盘腔内流动与传热进行了预测,并取得了与实验结果吻合较好的传热预测结果.此两转转系及转静系典型问题验证了DGM对燃气轮机二次空气冷却流动传热预测具有一定优势,展现了DGM在燃气轮机二次空气系统中广阔的应用前景.
关键词:
间断伽辽金方法(DGM)
,
二次空气系统
,
中心进气转静腔室
,
轴向通流转转腔室
李佳
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
燃气轮机中冷却空气和高温燃气的密度比和吹风比是影响透平叶片气膜冷却性能重要因素。本文采用压力敏感漆技术，对燃气轮机第一级静叶栅气膜冷却的冷却性能进行了实验研究。实验中测量了静叶栅在不同密度比（1．5／1．0）和不同吹风比条件下的冷却效率。密度比的改变射流的出口动量，造成射流出口的流动特征发生变化，从而影响冷却效率，影响的强弱与叶片表面曲率、主流加速度、气膜孔型、吹风比的大小等均有关系。
关键词:
燃气轮机
,
气膜冷却
,
吹风比
,
密度比
,
压力敏感漆
李雪英
,
任静
,
蒋洪德
工程热物理学报
透平的叶片气动、表面温度和传热系数的预测直接影响到叶片寿命、效率的评估,对设计有着极为重要的作用.其中以温度和传热系数的预测最为困难.本文分别采用结构、非结构网格,以及不同的湍流模型对C3X静叶气动分布、绝热表面温度和传热系数的数值预测进行了研究.讨论了不同网格对气动传热预测的影响,以及不同湍流模型在静叶表面绝热壁面温度和传热系数预测上的特点以及原因.
关键词:
叶栅
,
传热系数
,
绝热壁面温度
,
结构网格
,
非结构网格
