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《哈尔滨工程大学》 2017年
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级内积垢对压气机性能影响

王立松  
【摘要】:燃气轮机的性能在实际工作中会受到很多因素的干扰,研究表明,众多干扰中积垢造成的压气机性能退化程度最大。燃气轮机工作时吸入的空气流量很大,在长时间工作后由于工作环境的空气中会伴有滤清器无法过滤的微小污染颗粒,与水分、油气等混合后会在压气机内部形成积垢,使得压气机性能降低,甚至使压气机的工作稳定性受到影响。对积垢后的压气机性能参数和内部流场进行分析,可以了解到造成压气机性能退化的主要原因,并针对其进行防护措施,避免压气机的性能发生大幅度的衰退,保证燃气轮机工作的安全性和稳定性。因此本文利用ANSYSCFX软件对单机轴流压气机积垢前后进行了数值模拟,并分析积垢前后压气机的内部流场状态和性能参数,并对比分析了几种模拟压气机积垢的方法的优劣。本文主要完成了以下工作:1、对本文的研究对象NASA Stage35单级轴流压气机进行几何建模,并利用ANSYS ICEM软件对计算域生成结构化网格。根据实验数据对计算域模型给定相应的边界条件,更改压气机出口背压值模拟不同流量下的压气机工作情况,将计算数据与实验值做对比并计算效率峰值时压气机各项参数与实验值的误差值,完成计算模型验证。2、根据污垢在叶片表面的积垢规律将静叶叶片沿叶高方向分别给定10%、20%、30%和40%叶高处不同的壁面表面粗糙度大小,来模拟压气机在中度污染下的积垢情况进行计算,分析压气机性能衰退,并对积垢后的压气机内部在积垢前后的变化进行分析。3、采用以往分析压气机积垢对压气机性能的影响的方法改变叶片整体的粗糙度来模拟静叶叶片积垢后的压气机,并计算多组工况点得到压气机性能参数特性线,并将之与本文采用的沿叶高方向给定不同粗糙度的模拟方法进行对比,并分析两种模拟方法的合理性。4、根据污垢颗粒在叶片表面不同位置的沉积速率,拟合得到沿叶高方向的叶片表面不同积垢厚度曲线,依据曲线对静叶叶片表面进行加厚处理,并设定边界条件调整出口背压进行计算,并与给定粗糙度时的计算结果进行对比分析。
【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】:2017
【分类号】:TK478

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