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《哈尔滨工程大学》 2010年
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双尾缘叶片尾部冷气对涡轮性能影响的研究

王建兵  
【摘要】: 涡轮是燃气轮机的主要部件,其功用是将来自燃烧室的高温、高压燃气中的部分热能和压力能转换成机械功。船舶燃气轮机的特点为功率大、燃气温度高、转速高、效率高,提高涡轮进口温度,对于改善涡轮的效率起到至关重要的作用。对燃气涡轮的核心部件即叶片采取冷却技术,能够大大的降低叶片的工作温度,相应的提升了涡轮的效率,同时又延长其使用寿命。涡轮高温冷却叶片的数值模拟和性能优化一直是国内外叶轮机械气动热力学领域关注的重点。 本文在某型船用燃气轮机高压涡轮一级动叶原型的基础上,对其进行简化,以叶身为主体,根据图纸设计出适合数值模拟的物理模型,最后建立了计算模型。利用计算流体力学商业软件,数值模拟了原始冷气流量设计情况下的涡轮内部流场,将按照原型计算得到的流场与部分已知参数相比较,调整计算参数设置,尽量使得数值仿真计算得到最优结果,以便实现数值研究的目的。 最后探索了采用何种湍流模型能够最为真实的模拟出冷气喷射流场,对不同冷气量的方案分别进行数值模拟。得到结论:内冷却气体从双尾缘叶片尾部喷出后,冷气与两个尾缘处附面层形成的尾迹掺混,并且此时这种掺混占据主导地位。经过一段距离后,高温燃气主流与尾迹的掺混又成为主要因素,直至混合均匀;采用冷气喷射时,尾部流场的总压损失有所降低,射流对低速气团有所补偿;冷气对叶片尾部出口气流角的影响较大;原设计的冷气喷射量有利于叶片尾部的冷却,再次验证了原始设计方案的合理性。
【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】:2010
【分类号】:U664.131

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【参考文献】
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