微型燃气轮机热力系统的设计分析

对典型的100kw微型燃气轮机系统进行了热力设计及分析,包括对微型燃气轮机回热循环、热电联产和电冷联产热力系统的分析研究。计算了不同压比和温比条件下系统的性能特性,探讨了燃气轮机余热分别应用于供热和制冷时的系统特性,为微型燃气轮机热力系统的设计和参数选择提供了参考依据。     

微型燃气轮机动态模拟与分析

在建立压气机、燃烧室、透平、回热器、转轴转动惯性等单元部件动态模型的基础上,建立了恒转速简单和回热型微型燃气轮机的系统动态模型及其控制系统模型,对其冷启动、升降负荷和甩负荷动态过程进行了动态模拟,并对两者的动态性能进行了对比。结果表明,系统动态模型能够有效地对系统的各个典型动态过程进行模拟与分析,计算稳定可靠,可为微燃机控制系统设计与分析提供模型基础;控制系统设计合理,能够满足调节负荷和转速的要求,保证循环系统安全运行;回热器的热惯性和扰动幅度是影响微燃机系统响应的重要因素。     

带有动力涡轮的双轴原理型燃气轮机的研制

描述了一种小型双轴原理型燃气轮机的研制过程。采用离心压气机,向心涡轮,单管燃烧室组成燃气发生器,电机通过齿轮箱由动力涡轮带动。简要介绍了一些主要部件的设计方法,给出了滑油系统和燃油系统原理图。对在研制和实验过程中所遇到的主要问题及其解决方法进行了介绍。经过多次实验表明文中给出的小型双轴原理型燃气轮机能够发出10kW电力,它可用来作为坦克燃气轮机主动力的模拟装置和一些车辆的辅机电站使用。     

微型燃气轮机用CW原表面回热器蠕变分析

高效紧凑式微型燃气轮机用原表面回热器,长期处于高温高压工作环境,换热片材料会随着工作时间延长而发生不可恢复的塑性变形(即蠕变).发生蠕变后,气流通道变形严重,气流流通不畅,甚至会造成换热片破裂,导致回热器报废.本文应用隐式蠕变Norton方程分析了CW(Cross Wavy)原表面回热器在工作条件下运行40000h后的蠕变情况,验证了换热器材料的可靠性,发现空气和燃气通道的压差是产生蠕变的主要原因,并提出了合理的压差范围和有效预防蠕变的通道结构型式,通过对不同材料蠕变情况的对比,建议回热器应选用含有抗蠕变金属Nb的不锈钢材料制造.     

微型燃气轮机回热器换热表面的对比研究

采用高效紧凑式换热器是近年来微型燃气轮机发展取得成功的关键技术之一。本文在燃机参数给定情况下,通 过对三种换热表面进行热力计算和分析,结果表明,CC原表面在紧凑式换热器中具有较强的应用潜力。此外,还就温差 对压损的影响及燃气旁通量对回热度的影响进行了研究。     

微型燃气轮机CW原表面回热器流动与换热的试验研究

本文试验研究了交错波纹(Cross Wavy,简称CW)原表面回热器在低雷诺数范围内的流动与传热性能,通过对燃气进、出口不同测点温度测量,研究了燃气不均匀性对换热性能的影响,采用等流量法从总传热系数k中分离出两侧表面传热系数h,获得了有工程应用价值的Nu-Re及f-Re准则关系式。     

进气温度对微燃机燃烧室燃烧特性的影响分析

本文通过实验研究了在保持微型燃气轮机燃烧室出口排气温度不变的情况下,改变进口空气温度对燃烧室燃烧特性的影响.结果表明,随着燃烧室进气温度的增大,燃烧效率提高,燃烧室出口温度不均匀性系数减小,热阻增大,总压恢复系数有所降低.同时,实验结果还表明,随着燃烧室进口空气温度的增大,燃烧室出口处CO及未燃烬碳(UHC)排放浓度显著降低,但NO排放浓度则增大.根据实验结果,本文还分析了进气温度的改变对燃烧室燃烧特性的影响规律,为今后微型燃气轮机燃烧室的研制及改进提供了参考依据.     

燃气轮机合成气燃烧室中燃烧噪声的现场测试与分析

燃气轮机的燃烧噪声是反映燃烧室燃烧稳定性的主要参数.本文对国内某座煤基IGCC示范电站的40 MW级燃气轮机在诸多运行条件下的燃烧噪声进行了现场测试,分析了气液双燃料喷嘴在燃烧轻柴油、燃烧合成气以及油气切换过程中燃烧室的燃烧噪声,另外分析了合成气掺烧驰放气与合成气加湿对燃烧稳定性的影响.结果表明:合成气燃烧室在油气切换过程中燃烧噪声会增加,但距离振荡燃烧的阈值仍有很大的裕度;烧合成气时随着燃气轮机功率增加燃烧噪声降低;合成气加湿时随着蒸汽流量增加污染物NOx排放显著降低,并且燃烧噪声也有降低的趋势.     

环形压气机叶棚内部分离流结构分析 第二部分:流道内分离流

1前言认识压气机叶栅内部分离流动的结构和特性,对于揭示压气机内复杂的流动机制、改善叶栅气动性能、减少流动损失和提高压气机喘振裕度具有重要意义山。本文采用激光片光层加示踪粒子流场显示技术,观察和摄取了环形压气机叶栅在约十14”大攻角下的内部流动图像;采用七孔气     

环形压气机叶栅内部分离流结构分析 第一部分:近壁区分离流

1前言随着对叶轮机械研究的深入,叶轮机械内部的真实复杂流动已成为重要的研究课题。认识扩压叶栅内的流动分离和旋涡的发生、发展及相互作用,对于揭示压气机内部流动机制,改善流动结构,提高其喘振裕度,以及发展喘振控制技术都具有重要意义山。尽管人们已进行了许多研究,但尚未完整充分地认识这一复杂现象的物理现象和物理模型。对处在严重流动分离状态下的环形叶栅内部流动的研究就更为少见。本文应用油膜法显示了从约零度到二十几度多个来流攻角下,一大展弦比叶片低稠度环形压气机叶棚的表面流场。进口气流马赫数约为0．1。叶片进…     

高比转速离心压气机叶轮的设计及其三维流场分析

利用三维数值模拟计算(CFD)技术进行了100 kW微型燃气轮机的高比转速离心压气机叶轮的设计与内部流动的数值模拟与分析,得到了相应的特性曲线与主要气动参数分布。根据数值模拟分析,设计的100 kW微型燃气轮机高比转速离心压气机叶轮具有较高的效率和较宽广且平坦的工作特性,可以满足微燃机总体设计对压气机的要求。流道内存在复杂的跨音速流动现象。在下一步工作中,有必要优化设计叶轮几何型线,提高压气机效率。     

100 kW微燃机性能核算及压气机进气道喷水影响

通过对100 kW微型燃气轮回热循环的热力计算,得到了该燃机的总体性能并进行了敏感度分析。随后进行了压气机进气道喷水对燃机发电效率及发电功率影响的计算,指出进气喷水冷却是在夏天提高燃机效率及功率的有效手段之一,但其效果受到了环境条件,尤其是环境湿度的明显影响。     

实验轴流透平级设计及流场分析

本文介绍了在S_2通流设计基础上,采用商用软件BladeGen作几何初步造型,利用基本截面变截面宽度扭曲、动叶多截面三维整体造型等多种手段来设计单级实验透平的过程,并进行了透平级三维流场数值模拟与分析,取得了基本性能参数与S_2通流设计相一致的结果,为后续实验研究和数值模拟工作提供了可用的实验条件和可靠的设计数据.     

小型航空发动机燃烧室设计软件包的工程应用

1引言小型航空发动机燃烧室设计软件包由燃烧室大量成熟的经验设计关系和多维气动热力分析软件组成，其中经验关系用于燃烧室初始方案设计，多维气动热力分析软件对燃烧室流场和性能进行全面分析，用于燃烧室详细设计。它的优越性在于能将经验设计的可靠性和多维数值分析的先进性结合起来，从而优化燃烧室的设计，缩短燃烧室研制周期。在文献出中介绍了软件包的开发过程和技术内容，本文着重举例介绍软件包对两台回流燃烧室进行气动性能分析和工程设计的情况，由此可以看到软件包对燃烧室设计的重要指导作用。2软件包的组成和功能软件包由六…     

叶轮顶部间隙对向心透平总体性能影响的研究

对微型燃机向心透平叶轮顶部间隙流动在级环境下进行了全三维粘性数值模拟．研究结果表明:顶部间隙小于 2％时,间隙每增加1％,级效率降低1．5％,而级通流能力有所降低;径向与轴向间隙变化对级性能影响有很大差别, 径向间隙增加对级效率降低的影响是轴向间隙增加的8．3倍,径向间隙增加使通流能力增强的程度是轴向间隙增加使通流能力减弱的4．2倍。此外,将间隙流场与文献报道试验结果进行了比较,差别主要在工作轮顶部区域。     

DESIGN SENSITIVITY ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF AN ENGINE MOUNT SYSTEM USING AN FRF-BASED SUBSTRUCTURING METHOD

The FRF-based substructuring method is one of the most powerful methods in analyzing the responses of complex built-up structures with high modal density. In this paper, a general procedure for the design sensitivity analysis of a vibro-acoustic system has been presented using the FRF-based substructuring formulation. For an acoustic response function, the proposed method gives a parametric design sensitivity expression in terms of the partial derivatives of the connection element properties and the transfer functions of the substructures. The derived noise sensitivity formula is combined with a non-linear programming module to obtain the optimal design for the engine mount system of a passenger car. The objective function is defined as the area of the interior noise graph integrated over a concerned r.p.m. range. The interior noise variations with respect to the dynamic characteristics of the engine mounts and bushings have been calculated using the proposed sensitivity formulation and transferred to a non-linear optimization software. To obtain the FRFs, a finite element analysis was used for the engine mount structures and experimental techniques were used for the trimmed body including the cabin cavity. The optimization based on the sensitivity analysis gives the ideal stiffness of the engine mount and bushings. The resultant interior noise in the passenger car shows that the proposed method is efficient and accurate.     

太阳能热声发动机的设计与性能仿真

太阳能聚焦集热器与热声发动机的结合能够成为一种新型的具有广阔应用前景的动力系统,本文建设完成了太阳能驱动热声发动机并对热声发动机性能进行了仿真研究.基于Simulink开发了双轴自动跟踪太阳能集热器的性能仿真程序,并基于自行测量的太阳辐射数据对聚焦式太阳能集热器的热力性能进行了仿真计算.利用太阳能集热器仿真程序的计算结果与热声仿真程序Deltae进行耦合计算,对已经建设完成的太阳能热声发动机的热力性能进行了仿真模拟.仿真结果对于后续实验工作提供了参考依据.     

热传导对微型涡轮动叶性能影响的数值模拟

为了探求热传导对微型燃气轮机性能的影响,使用CFX对某微型燃气轮机涡轮动叶的流动特性和换热性能进行了数值模拟并提出了考虑热传导损失的轮周效率的计算方法.通过计算发现热传导对流动和涡轮动叶的性能的影响不可忽略,热传导使动叶输出功和效率明显降低.考虑顶部间隙后,热传导的影响更加显著.