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盐雾腐蚀对压气机性能影响的研究

卢明亮  
【摘要】:压气机是燃气轮机的三大主要部件之一。它的功用是消耗机械功率提高流过它的空气的压力,供给燃烧室以符合技术要求的压缩空气。压气机性能的优劣直接影响燃气轮机的功率、工作稳定性、耗油率和工作可靠性等。由于舰船和舰载机长期在海洋环境中服役,压气机是大气流经燃气轮机的主要通道,所以压气机的叶片等关键部件直接受到高速、高压、潮湿的海洋大气的冲刷和腐蚀,其中由腐蚀造成的损伤与失效尤为突出。压气机的关键部件的腐蚀损伤与失效,已经成为燃气轮机的多发性和危险性故障,不仅严重影响了燃气轮机的性能、寿命及可靠性,而且大幅度增加了维修费用。因此研究盐雾腐蚀对压气机性能的影响将为设计、制造和使用高性能压气机提供理论依据。 本文以一种1.5级压气机为研究对象,采用数值模拟和试验相结合的方法,对叶片腐蚀和叶顶间隙增大对压气机性能和流场的影响进行了分析和研究,主要进行以下几个方面的工作: 1.模型的验证。对腐蚀前的压气机进行数值模拟,得到压气机在额定工况点的性能参数,然后与实验值进行比较,验证模型和数值模拟方法的有效性。 2.介绍模拟叶片腐蚀的两种方法。本文采用两种方法来模拟叶片腐蚀情况,即增加叶片表面粗糙度的方法和改变叶片型线的方法,对两种方法进行的详细的介绍。 3.对叶片腐蚀情况进行数值模拟。对该型压气机在四种不同转速(100%转速、90%转速、80%转速、70%转速)条件下进行了数值模拟,分别得出叶片腐蚀前后压气机性能参数的变化情况,绘制不同情况下的压气机特性曲线,分析不同条件下压气机内部流场变化情况,并对两种模拟方法进行了比较。 4.对叶顶间隙增大的情况进行数值模拟。对压气机叶顶间隙为1%弦长、2%弦长和3%弦长三种间隙下进行数值模拟,得到了在不同转速(100%转速、90%转速、80%转速、70%转速)条件下压气机的特性曲线和性能参数变化情况,对叶顶间隙泄漏涡产生的原因和影响及其位置分布进行了分析。 5.对叶片试样进行盐雾腐蚀试验。测得在不同腐蚀时间内叶片表面粗糙度的大小,利用数值模拟方法计算出在不同腐蚀时间内压气机性能的衰退情况,应用最小二乘法拟合出腐蚀时间与压气机性能衰退量之间的曲线关系和公式。


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