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烟气轮机冷模系统内能量转换过程的数值研究
1
作者 郭颖 万德海 +2 位作者 王建军 畅元江 王琦 《高校化学工程学报》 北大核心 2025年第5期856-867,共12页
烟气轮机用于回收催化裂化再生烟气中的能量,是炼油厂中关键的节能设备。在以往对烟气轮机的研究中,多采用类似滑移网格等对转子施加主动转速的数值模拟方法,这与烟气轮机实际工作物理过程有所差异。因此,本研究采用六自由度方法同时对... 烟气轮机用于回收催化裂化再生烟气中的能量,是炼油厂中关键的节能设备。在以往对烟气轮机的研究中,多采用类似滑移网格等对转子施加主动转速的数值模拟方法,这与烟气轮机实际工作物理过程有所差异。因此,本研究采用六自由度方法同时对烟气轮机能量转换与能量输出过程中的流场进行数值模拟,搭建了相应的冷模实验系统,并采用粒子图像测速(PIV)技术进行了流场测试。基于流动与动力参数两方面验证了数值模拟的准确性。研究结果表明,相较于传统类似滑移网格等对转子施加一定转速的方法,六自由度方法可以求解烟气轮机能量转换过程中的流场,更加贴合烟气轮机实际物理工作过程。在此基础上,得到了冷态模型系统能量转换过程中的全流场,并基于数值模拟求解的动力参数评估了能量回收系统中各个组件之间的能量转换效率。研究结果为催化裂化烟气轮机能量回收系统内流场的基础研究提供了新的途径。 展开更多
关键词 烟气轮机 能量转换 数值模拟 六自由度
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基于临界转速避开率的涡轮泵转子系统可靠性快速评估
2
作者 王珏 窦唯 +1 位作者 姜绪强 金志磊 《宇航学报》 北大核心 2025年第3期580-588,共9页
涡轮泵转子系统中的浮动环密封,非连续转子结构等部件的力学特性计算复杂度较大,不利于转子系统可靠度的快速评估。提出将转子转速、浮动环密封长度和间隙、浮动环密封压差、预旋系数以及轴系不同位置处的拧紧力矩等参数作为Kriging模... 涡轮泵转子系统中的浮动环密封,非连续转子结构等部件的力学特性计算复杂度较大,不利于转子系统可靠度的快速评估。提出将转子转速、浮动环密封长度和间隙、浮动环密封压差、预旋系数以及轴系不同位置处的拧紧力矩等参数作为Kriging模型的输入变量,经过训练得到浮动环密封动力学系数及轴系等效弹性模量的概率分布及转子系统代理模型,并基于应力-强度干涉理论建立考虑临界转速避开率的可靠度计算方法,实现复杂非线性转子系统可靠度的快速评估。 展开更多
关键词 涡轮泵 转子振动 可靠性 Kriging代理模型 强度干涉理论
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基于热流固耦合的变几何涡轮特性一维预估方法研究
3
作者 郭桂友 张轲 +1 位作者 贺志彬 张海 《风机技术》 2025年第3期20-28,共9页
为研发高效变几何涡轮气动设计时的性能预测方法,本文提出了一种变几何涡轮特性一维预估模型。根据设计分析理论和经验模型,建立变几何涡轮特性一维预估模型,在此基础上,考虑涡轮部件变形对性能预测的影响并基于流热固耦合方法建立变几... 为研发高效变几何涡轮气动设计时的性能预测方法,本文提出了一种变几何涡轮特性一维预估模型。根据设计分析理论和经验模型,建立变几何涡轮特性一维预估模型,在此基础上,考虑涡轮部件变形对性能预测的影响并基于流热固耦合方法建立变几何涡轮叶片变形量一维计算模型,通过与特性一维预估模型进行双向耦合,建立基于热流固耦合的变几何涡轮特性一维预估模型。与三维仿真方法对比,结果显示:预估模型与三维仿真的全工况特性曲线趋势一致,其中总-总膨胀比最大相对误差为1.98%,等熵效率最大相对误差为2.30%。 展开更多
关键词 变几何涡轮 热流固耦合 一维预估 特性曲线 损失模型
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叶轮式压缩机喘振问题研究进展 被引量：2
4
作者 张一凡 刘杰 +4 位作者 李亚南 郝佳豪 越云凯 杨俊玲 张振涛 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第1期269-282,共14页
在大型压缩气体储能系统中,叶轮式压缩机的性能是决定整个储能系统能否高效运行的关键。喘振只能被抑制,无法消除,是叶轮式压缩机的固有特性之一,严重影响了叶轮式压缩机的工作效率和安全稳定性。因此,防喘振技术是确保叶轮式压缩机安... 在大型压缩气体储能系统中,叶轮式压缩机的性能是决定整个储能系统能否高效运行的关键。喘振只能被抑制,无法消除,是叶轮式压缩机的固有特性之一,严重影响了叶轮式压缩机的工作效率和安全稳定性。因此,防喘振技术是确保叶轮式压缩机安全稳定运行的关键,尤其在压缩气体储能系统中压缩机频繁启停的工况下更为重要。本文通过调研近年来国内外有关叶轮式压缩机防喘振技术的文献,阐述了叶轮式压缩机喘振产生的机理、判别方法以及喘振发生时的流场变化等物理特性;着重综述了通过限制压缩机入口流量防止喘振发生的被动控制、通过改变压缩机性能防止喘振的主动控制以及主动控制和被动控制相结合的主/被动控制3种控制策略的研究进展以及各自的优缺点;重点分析了基于信号分析与处理技术的压缩机喘振检测技术;展望了叶轮式压缩机防喘振技术未来的发展方向。综合分析表明,通过对叶轮式压缩机喘振物理特性的详细分析,设计出叶轮式压缩机防喘振控制策略,结合喘振检测技术,可以有效抑制压缩机喘振现象的发生。 展开更多
关键词 压缩气体储能 叶轮式压缩机 喘振 流场分析 控制策略
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压缩空气储能轴流压缩机叶片应力优化方法 被引量：2
5
作者 石贵月 陶海亮 +4 位作者 左志涛 李靖鑫 陈吉祥 陈家希 陈海生 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1522-1532,共11页
压缩空气储能系统被认为是目前最有发展前景的大规模物理储能技术,轴流压缩机作为其核心部件,其长期安全稳定运行是保障先进压缩空气储能系统经济性和安全性的前提。轴流压缩机工作过程中,叶片作为其能量转换的关键部件易受到疲劳破坏,... 压缩空气储能系统被认为是目前最有发展前景的大规模物理储能技术,轴流压缩机作为其核心部件,其长期安全稳定运行是保障先进压缩空气储能系统经济性和安全性的前提。轴流压缩机工作过程中,叶片作为其能量转换的关键部件易受到疲劳破坏,而构造叶片三维造型的方式可以有效调整应力分布特征。为此,对压缩空气储能1.5级轴流压缩机进行结构优化设计,采用拉丁超立方抽样(Latin hypercube sampling,LHS)、径向基函数人工神经网络(radial basis function neural network,RBFNN)建立代理模型、快速非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithms-Ⅱ,NSGA-Ⅱ)捕捉目标值的优化方法,建立了轴流动叶三维弯、掠结构造型参数化一体优化流程。优化结果表明:优化后叶片最大等效应力从376.8 MPa降低到255.9 MPa,应力降低幅度32.1%,优化效果明显,叶片应力分布形态及大小主要取决于离心力,合理的弯掠改型调整了各叶身截面重心位置和离心力弯矩;优化方法对流场分布、动叶表面载荷分布、叶顶间隙的能量耗散未产生明显影响,可实现气动性能和结构应力分布解耦。 展开更多
关键词 轴流压缩机 积叠方式 参数化建模 数值模拟
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工质与叶轮传热对超临界二氧化碳向心透平气动性能与流动特性的作用机制 被引量：2
6
作者 刘洲洋 廖健鑫 +2 位作者 邓清华 李军 丰镇平 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第5期156-167,共12页
为探究工质与叶轮间传热对超临界二氧化碳透平气动性能与流动特性的作用机制,基于某循环输出功率为150 kW的超临界二氧化碳向心透平几何模型,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程开展了透平主流和轮背间隙流道内流动与传热的三维数值模拟... 为探究工质与叶轮间传热对超临界二氧化碳透平气动性能与流动特性的作用机制,基于某循环输出功率为150 kW的超临界二氧化碳向心透平几何模型,通过求解雷诺平均Navier-Stokes方程开展了透平主流和轮背间隙流道内流动与传热的三维数值模拟,采用流热耦合方法对比研究了工质与叶轮间的传热对透平气动性能、轮背间隙风阻损失以及密封间隙流动特性的影响。结果表明:耦合传热条件下,透平轴功率和等熵效率总体下降,其降幅随转轴温度变化存在极值,且动叶前缘压力侧涡流和叶顶间隙泄漏涡流强化了主流与叶轮之间的换热,叶轮前缘及其叶根附近出现局部高温区并产生一定温度梯度,同时动叶压力面与吸力面温差缩小;受到叶轮低壁温的冷却作用,耦合传热条件下轮背间隙内流体温度降低,密度增高,在轮背密封出口压力为2 MPa时,密封泄漏量增大约0.92%,轮背风阻损失增大约12.29%;与绝热条件对比,轮背密封区域工质温度在进口处降低20℃,在密封出口处增高到45℃。 展开更多
关键词 超临界二氧化碳 向心透平 流热耦合 数值模拟
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燃气轮机拉杆转子跨尺度接触界面建模与模态分析 被引量：1
7
作者 文思果 李德昊 +3 位作者 余沛坰 魏佳明 李浦 袁奇 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第6期133-143,共11页
针对燃气轮机拉杆转子接触界面刚度弱化和弧形端面齿磨轮加工与平面加工的统计差异性,提出了一种拉杆转子跨尺度接触界面建模方法,并分析了宏观几何参数和微观界面参数对界面效应的影响。首先,引入tLocation-Scale分布表征弧形端面齿面... 针对燃气轮机拉杆转子接触界面刚度弱化和弧形端面齿磨轮加工与平面加工的统计差异性,提出了一种拉杆转子跨尺度接触界面建模方法,并分析了宏观几何参数和微观界面参数对界面效应的影响。首先,引入tLocation-Scale分布表征弧形端面齿面微凸体高度分布,并基于实际弧形端面齿盘、齿面测量数据,印证了tLocation-Scale分布的合理性和优越性;然后,建立了考虑材料完整变形过程的弧形端面齿跨尺度接触刚度模型,通过端面齿接触等效材料法,开展了某实际燃气轮机转子建模和模态分析;最后,开展了国内某周向拉杆重型燃气轮机转子模态敲击实验,对比传统统计学模型和未考虑接触效应仿真模型与实验结果,所提方法的仿真结果与真实结果吻合较好,前四阶模态的相对误差分别为2.61%、0.63%、0.03%和4.78%,误差相较于未修正前,分别提升了1.25%、2.92%、1.72%和1.55%。结果表明,所提方法对于弧形端面齿接触界面建模优于其他模型,为弧形端面齿周向拉杆转子提供了一种高效、准确的跨尺度建模方法。 展开更多
关键词 弧形端面齿 tLocation-Scale分布 接触刚度 拉杆转子 模态实验
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采用科尔莫哥罗夫-阿诺德网络的端面齿盘拉杆转子预紧参数识别 被引量：1
8
作者 冯建欣 余沛坰 +3 位作者 魏佳明 文思果 李浦 袁奇 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第5期168-177,共10页
为解决端面齿盘拉杆转子在预紧状态下的拉杆振动参数识别问题,提出了基于加速度计附加质量的拉杆频率解谐方法。开展了拉杆弯曲固有频率对加速度计附加质量位置的灵敏度分析,进行顺序、十字交叉和正反序2轮预紧3种不同方式下的残余预紧... 为解决端面齿盘拉杆转子在预紧状态下的拉杆振动参数识别问题,提出了基于加速度计附加质量的拉杆频率解谐方法。开展了拉杆弯曲固有频率对加速度计附加质量位置的灵敏度分析,进行顺序、十字交叉和正反序2轮预紧3种不同方式下的残余预紧力识别和拉杆模态实验。构建了附加质量的拉杆梁单元模型并采用科尔莫哥罗夫-阿诺德神经网络(KAN)实现了不同预紧力下的拉杆频响函数预测和参数识别。研究结果表明:拉杆共振频率随预紧力增大而增大,同时传感器附加质量会降低共振频率,最大降幅达8%;正反序2轮预紧可显著降低拉杆预紧力分散度约10%,优于顺序加载和交叉加载;KAN网络能够有效预测不同预紧状态下拉杆的频响函数,谐振频率预测误差小于4.2%,同时识别刚度能够准确反映预紧失谐下的拉杆振动模态特性,为实际工程中拉杆预紧参数识别提供了一种实验方法和计算模型。 展开更多
关键词 拉杆转子 模态实验 端面齿 科尔莫哥罗夫-阿诺德神经网络 参数识别
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压缩空气储能系统膨胀机的旁路控制策略
9
作者 陈泽兵 李文 +2 位作者 朱阳历 王星 陈海生 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第7期2091-2105,共15页
压缩空气储能(CAES)系统在释能阶段储气室中空气的压力逐渐降低,当其低于某一值后,机组无法实现额定的总输出功率,为了解决此问题,本研究提出将旁路系统应用于CAES系统的膨胀机中。本文为某CAES系统的膨胀机组设计了3类旁路系统:一级(3... 压缩空气储能(CAES)系统在释能阶段储气室中空气的压力逐渐降低,当其低于某一值后,机组无法实现额定的总输出功率,为了解决此问题,本研究提出将旁路系统应用于CAES系统的膨胀机中。本文为某CAES系统的膨胀机组设计了3类旁路系统:一级(3种)、二级(3种)和三级(1种)旁路系统,共7种。通过调节主阀和旁路阀的开度,改变部分涡轮的进出口总压,进而改变其质量流率和输出功率,实现机组额定的总输出功率。结果表明:能实现预期工作效果的共有5种,采用三级旁路系统能实现最低的储气室中空气的终态压力,扩大机组的滑压运行范围。效果最优的为分别调控T1、T2的二级旁路系统,能实现机组最长的发电时间和系统最高的能量密度,相比于原机组提升了71.25%。采用旁路控制的方法能延长机组的发电时间,提高系统的能量密度。 展开更多
关键词 压缩空气储能系统 膨胀机 旁路系统 控制策略
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R515B变频高温热泵系统热力性能试验研究
10
作者 姜志鹏 李帅旗 +3 位作者 林雄 宋文吉 冯自平 高兆璋 《新能源进展》 北大核心 2025年第5期582-590,共9页
为研究R515B变频高温热泵系统性能,搭建一套采用80cm^(3)变频涡旋式高温热泵性能测试平台,研究了热源温度、出水温度和压缩机频率对系统能效系数(COP)、容积热、机组制热量、制冷量以及压缩机的容积效率和等熵效率的影响规律,并拟合了... 为研究R515B变频高温热泵系统性能,搭建一套采用80cm^(3)变频涡旋式高温热泵性能测试平台,研究了热源温度、出水温度和压缩机频率对系统能效系数(COP)、容积热、机组制热量、制冷量以及压缩机的容积效率和等熵效率的影响规律,并拟合了容积效率和等熵效率的经验公式。结果表明:随着热源温度的升高和出水温度的降低,系统COP和制热量逐渐提高,热源温度在30~50℃时,COP和制热量的提高最为显著;在出水温度为90℃时,每隔5℃的热源温度梯度上升,COP上升幅度分别为30.2%、18.7%、18.0%和16.9%,制热量上升幅度分别为23.0%、31.0%、20.4%和26.1%。在60~120Hz的频率范围内,系统性能和稳定性最佳的频率为80Hz,且在70~95℃的出水温度区间内,容积效率为85.0%~68.3%,等熵效率为74.1%~43.7%,系统COP为3.94~2.24,制热量为24.91~20.28 kW。对该涡旋压缩机的等熵效率和容积效率进行了多元多项式拟合,拟合精度分别为0.95143和0.95307。 展开更多
关键词 R515B 变频涡旋式高温热泵 性能测试 等熵效率 容积效率 多元多项式拟合
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基于中间工况寻优的复叠式高温热泵蒸汽系统性能研究
11
作者 胡智辉 姜志鹏 +3 位作者 李帅旗 林文野 宋文吉 冯自平 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第10期3774-3784,共11页
本工作提出复叠式高温热泵与蒸汽压缩机耦合的蒸汽制备系统,采用R134a、R245fa及R718分别作为低温级、高温级和蒸汽级工质,以中间工况动态寻优为基础探究环境温度-15~40℃与蒸汽出口温度140~170℃的热力性能,并搭建实验平台对仿真数据... 本工作提出复叠式高温热泵与蒸汽压缩机耦合的蒸汽制备系统,采用R134a、R245fa及R718分别作为低温级、高温级和蒸汽级工质,以中间工况动态寻优为基础探究环境温度-15~40℃与蒸汽出口温度140~170℃的热力性能,并搭建实验平台对仿真数据进行验证。研究表明:基于动态寻优模型发现,随着中间蒸汽温度上升,喷液率下降,最佳低温级冷凝温度上升。蒸汽出口温度为170℃,环境温度由-15℃上升到40℃,系统COP从1.183上升至1.914。环境温度为20℃,蒸汽出口温度由140℃上升到170℃,系统COP从1.945下降至1.657,蒸汽产量也从0.856 t/h上升至1.170 t/h。通过实验发现在蒸汽出口温度为170℃和环境温度为23~27℃的工况下,系统COP较理论值下降3%~5%,总功率较理论值低8%~12%。对仿真和试验的性能指标进行误差分析,发现最大误差集中于复叠热泵功率(13.29%)与总功率(10.01%)。 展开更多
关键词 高温热泵蒸汽系统 中间工况寻优 启动过程 性能研究 误差分析
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微型燃气轮机回环形CW型原表面回热器性能分析
12
作者 杨燕昭 陈浮 +1 位作者 俞建阳 宋彦萍 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第3期768-776,共9页
CW型原表面回热器以结构紧凑和高效低阻的优势成为微型燃气轮机回热装置的最佳选择。然而,基于换热芯体对CW型原表面回热器进出口结构的研究鲜有公开成果。本文基于换热芯体构建了五个对比模型:考虑CW型通道结构壁面模型、不考虑CW型通... CW型原表面回热器以结构紧凑和高效低阻的优势成为微型燃气轮机回热装置的最佳选择。然而,基于换热芯体对CW型原表面回热器进出口结构的研究鲜有公开成果。本文基于换热芯体构建了五个对比模型:考虑CW型通道结构壁面模型、不考虑CW型通道结构壁面模型、倾斜角α=60°模型、倾斜角α=45°模型和倾斜角α=30°模型。对进出口结构倾角α对CW型通道结构的热力学性能的影响进行对比分析,进而对倾角α进行寻优。结果显示,倾角对CW型通道结构的温升分布影响较小,对其进出口附近的压降影响显著。从热力学第一和第二定律角度对五种模型进行总体对比分析后可得最佳倾斜角α=45°。 展开更多
关键词 CW型原表面换热器 进出口结构 换热特性 流阻特性 数值模拟
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平面叶栅叶顶间隙流场的PIV实验研究
13
作者 廖志弘 薛志亮 +2 位作者 樊雨骐 周永刚 吴学成 《动力工程学报》 北大核心 2025年第9期1387-1395,共9页
为研究叶顶间隙内部流场特征,搭建了平面叶栅实验系统,提出了将超声雾化水雾粒子作为示踪粒子、在测量区域上游导流叶栅入口加载示踪粒子的方案,通过数值模拟研究了示踪粒子加载对流场的影响及其加载特性,开展了流场可视化粒子成像测速(... 为研究叶顶间隙内部流场特征,搭建了平面叶栅实验系统,提出了将超声雾化水雾粒子作为示踪粒子、在测量区域上游导流叶栅入口加载示踪粒子的方案,通过数值模拟研究了示踪粒子加载对流场的影响及其加载特性,开展了流场可视化粒子成像测速(particle image velocimetry,PIV)实验,获得了间隙内部速度场图像。结果表明:示踪粒子加载方案满足PIV流场测量要求,能够获得高分辨率的流场图像;在叶顶间隙上、下游存在低速区,内部中、后段存在高速区,随着主流速度的增加,泄漏流速度增加,在下游的低速区越明显,并且随着距离叶顶高度的增加,内部高速区扩大。 展开更多
关键词 平面叶栅 叶顶间隙 流场特征 超声雾化水雾 PIV
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涡轮叶片典型圆孔气膜冷却与热障涂层融合特性
14
作者 浦健 赵巍 +3 位作者 赵庆军 朱志豪 雒伟伟 马广健 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第8期2584-2596,共13页
为建立近孔区气膜冷却与热障涂层融合设计方法,基于热流弱耦合数值模拟技术,以典型圆形气膜孔为对象,在热障涂层隔热热阻和冷气流量变化下,探讨了气膜孔基材敷设涂层和基材裸露设计对不同曲率气膜板金属综合冷却效率的影响。结果表明:... 为建立近孔区气膜冷却与热障涂层融合设计方法,基于热流弱耦合数值模拟技术,以典型圆形气膜孔为对象,在热障涂层隔热热阻和冷气流量变化下,探讨了气膜孔基材敷设涂层和基材裸露设计对不同曲率气膜板金属综合冷却效率的影响。结果表明:基材裸露设计在薄型涂层和小冷气流量下并无显著优势。涂层增厚时,合理的基材裸露构型可诱导金属冷效提升2~3倍,但其对构型参数强烈的敏感性增加了工程实现难度。针对涂层诱发的缩孔效应,利用堵塞规律形成预扩孔径可实现等价冷效。 展开更多
关键词 气膜冷却 热障涂层 综合冷却效率 基材裸露 隔热热阻
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大展弦比透平叶片弯扭掠复合造型气动性能研究
15
作者 戚乾刚 王乃安 +1 位作者 曹培愉 黄典贵 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第4期1098-1109,共12页
为满足高通流、高载荷燃气轮机透平的设计需求,叶片的气动参数以及叶型沿径向变化会较为剧烈,展弦比随之增大。本文以某300 MW F级重型燃气轮机透平的末级大展弦比叶片作为研究对象,采用正交优化的方法,通过数值模拟的手段分别探究了弯... 为满足高通流、高载荷燃气轮机透平的设计需求,叶片的气动参数以及叶型沿径向变化会较为剧烈,展弦比随之增大。本文以某300 MW F级重型燃气轮机透平的末级大展弦比叶片作为研究对象,采用正交优化的方法,通过数值模拟的手段分别探究了弯扭、弯掠和扭掠三种复合造型对气动性能的影响。研究结果表明,静叶经过弯扭复合优化后,透平的轮周效率提高了0.3%,最佳静叶中部与顶部安装角增加,且根部呈现明显的正弯形式,有利于根部低能流体向中部迁移,削弱叶栅通道内的二次流强度。静叶经过扭掠复合优化后,透平的轮周效率提高了0.49%,反动度径向分布相比单独扭优化叶片更加均匀,但是透平的通流能力与做功能力大幅下降。相比于弯扭复合优化和扭掠复合优化,静叶弯掠复合优化对透平的气动性能影响相对较弱。研究结果为大展弦比透平叶片设计提供了指导。 展开更多
关键词 重型燃气轮机透平 弯扭掠叶片 正交优化 二次流 数值模拟
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基于图神经网络拓宽涡轮攻角适应性优化研究
16
作者 陈天佑 蔡乐 王松涛 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第9期2898-2905,共8页
为了实现宽攻角范围内涡轮叶型气动特性的快速、精准预测,本研究利用模型GAT-5实现了基于小规模实验数据的宽攻角二维涡轮叶片的总压损失气动预测,并且使用该模型对验证模型进行预测,结果表明GTA-5模型具有较高的预测精度。其中在30... 为了实现宽攻角范围内涡轮叶型气动特性的快速、精准预测,本研究利用模型GAT-5实现了基于小规模实验数据的宽攻角二维涡轮叶片的总压损失气动预测,并且使用该模型对验证模型进行预测,结果表明GTA-5模型具有较高的预测精度。其中在30°攻角处的预测中取得了接近实验数据的预测结果,这是本文使用的CFD计算所达不到的。进一步利用GAT-5模型与优化工具结合,得到的优化叶型虽然一定程度上增大了负攻角的叶型损失,但显著降低了正攻角的气动损失,因此该模型在拓宽涡轮叶型的宽攻角适应性的优化中具有较大的应用潜力。 展开更多
关键词 图神经网络 涡轮 总压损失 气动优化 风洞实验
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百千瓦级二氧化碳储能系统向心透平设计与结构参数优化
17
作者 沈代兵 郝佳豪 +3 位作者 宋衍昌 杨俊玲 张振涛 越云凯 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第3期1270-1285,共16页
透平膨胀机是二氧化碳储能系统的关键装备,透平叶轮的结构参数优化有利于更好地提高透平膨胀机的整体性能。本文以某百千瓦级二氧化碳储能系统向心透平为研究对象,首先通过气动设计得到该二氧化碳透平的主要结构参数,然后基于Numeca开... 透平膨胀机是二氧化碳储能系统的关键装备,透平叶轮的结构参数优化有利于更好地提高透平膨胀机的整体性能。本文以某百千瓦级二氧化碳储能系统向心透平为研究对象,首先通过气动设计得到该二氧化碳透平的主要结构参数,然后基于Numeca开展流场仿真,分析了叶轮叶片数、叶轮入口角和叶轮出口角对流动特性的影响规律,进一步研究了叶顶间隙内的泄漏流和损失,最后探究了非定常流动特性下透平性能的变化规律。结果表明:随着叶轮叶片数的增加,叶轮流道中的低马赫数区域占比先降低后增加;叶轮入口角和叶轮出口角显著影响透平内流动分离区域和涡面积分布,优化叶轮角后的透平等熵效率达83.65%,较初始设计提高了0.75%;透平等熵效率随叶顶间隙的增加而减小,且近似呈线性变化;喷嘴尾迹流会引起叶轮内的非定常流动,且透平等熵效率较定常工况时下降了0.57%。 展开更多
关键词 二氧化碳储能 透平膨胀机 结构参数 叶顶间隙泄漏 非定常流动
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扰流柱肋对透平叶片尾缘劈缝通道气热特性的影响
18
作者 杨克峰 高尚鸿 +2 位作者 汪翔宇 刘钊 丰镇平 《动力工程学报》 北大核心 2025年第11期1803-1814,共12页
为了研究透平叶片尾缘冷却结构的气热特性,建立了带有劈缝结构的叶片L形收缩通道模型。通过数值分析比较了扰流柱、扰流肋以及其布置方式对流动与换热特性的影响,提出了同时采用热均匀性指数和热性能指数来评价通道的换热效率。结果表明... 为了研究透平叶片尾缘冷却结构的气热特性,建立了带有劈缝结构的叶片L形收缩通道模型。通过数值分析比较了扰流柱、扰流肋以及其布置方式对流动与换热特性的影响,提出了同时采用热均匀性指数和热性能指数来评价通道的换热效率。结果表明:光滑通道中存在2个分离涡,且扰流柱和扰流肋对这2个分离涡有明显的抑制作用,并能显著增强通道换热能力;以热性能指数比较不同通道的换热特性时,带柱通道具有最佳的换热效率,但是考虑到换热分布均匀性时,柱肋通道有着最佳的换热效率;2种扰流结构的布置方式对热性能指数影响有限,但对努塞尔数分布均匀性影响明显;扰流肋和扰流柱叉排时的综合系数高,其比顺排时分别高5.23%和2.71%;建议在透平叶片尾缘劈缝的冷却设计时使用叉排布置的扰流柱肋结构。 展开更多
关键词 L形收缩通道 尾缘劈缝 扰流柱肋 布置方式 换热均匀性
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基于深度学习的数据驱动气膜冷却预测方法
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作者 柳翊 崔浩 +1 位作者 李雪英 任静 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第12期3952-3960,共9页
气冷涡轮叶片的全三维耦合传热分析面临精度和效率的双重挑战。本文基于实验和数值方法构建二维气膜冷却数据集,采用深度卷积条件生成对抗网络(DCCGAN)搭建气膜有效度预测模型,实现了单孔气膜冷效的快速预测。本文将预测模型应用于涡轮... 气冷涡轮叶片的全三维耦合传热分析面临精度和效率的双重挑战。本文基于实验和数值方法构建二维气膜冷却数据集,采用深度卷积条件生成对抗网络(DCCGAN)搭建气膜有效度预测模型,实现了单孔气膜冷效的快速预测。本文将预测模型应用于涡轮叶片表面的气膜冷效预测,发展了数据驱动的气冷涡轮叶片三维传热分析方法。结果表明,该预测方法能够将叶片三维计算的平均相对误差降低至3.1%,计算时间缩短57.2%,实现在计算精度与效率上的共同提升。 展开更多
关键词 气冷涡轮叶片 气膜冷却 耦合传热 深度学习 数据驱动
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液气相变CO_(2)向心透平设计及变工况性能预测
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作者 王凯欣 宫武旗 +1 位作者 高心怡 王芳 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第10期3217-3226,共10页
透平膨胀机是跨临界CO_(2)热泵中的重要部件之一,其性能直接影响着系统的能效指标。本文基于叶轮机械流动理论,建立了液气相变CO_(2)向心透平的设计方法和变工况性能预测方法。针对某一跨临界CO_(2)热泵循环的热力参数,设计了一台存在CO... 透平膨胀机是跨临界CO_(2)热泵中的重要部件之一,其性能直接影响着系统的能效指标。本文基于叶轮机械流动理论,建立了液气相变CO_(2)向心透平的设计方法和变工况性能预测方法。针对某一跨临界CO_(2)热泵循环的热力参数,设计了一台存在CO_(2)两相流的向心透平,采用CFD对设计的透平进行了数值分析。结果表明,所设计的向心透平性能满足参数要求;额定工况下,叶轮出口处气态CO_(2)组分占比达到19.2%;变工况性能预测结果与数值计算结果相比,偏差在5%以内。 展开更多
关键词 跨临界CO_(2)热泵系统 向心透平 液气相变 设计方法 性能预测方法
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