局部進氣向心透平的流場數(shù)值研究.pdf

1、分布式發(fā)電因其節(jié)能、高效的優(yōu)勢已在電能市場中占據(jù)日益重要的地位。在國外一些發(fā)達國家,以微型燃氣輪機為核心的冷熱電聯(lián)供系統(tǒng)已經(jīng)獲得了飛速發(fā)展。在中國,無論是日漸強大的國防軍事還是不斷提高的生活要求,均為微型燃氣輪機技術的發(fā)展創(chuàng)造了很大的市場。而向心透平是微型燃氣輪機的核心做功部件,其性能好壞直接決定了微型燃氣輪機技術指標的高低。
　　本文針對某冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)中的微型燃氣輪機,展開了高膨脹比、小流量、高效率向心透平的氣動設計。通過F

2、ortran編程進行一維計算,在CFturbo中完成氣動設計及三維造型,并利用CFX軟件進行數(shù)值計算和驗證分析。對設計得到的局部進氣向心透平,改變其葉輪中動葉的相對周向位置進行性能分析,得到靜葉與動葉的最優(yōu)周向定位。文中研究了當蝸殼與導向器葉片進氣扇區(qū)的相對位置不同、局部進氣度e改變,及變工況下局部進氣向心透平整體性能的變化,并深入分析了葉頂間隙對向心透平性能的影響。
　　結果表明:設計得到的局部進氣向心透平效率為77.29％,達

3、到課題要求;在不同的動葉周向位置下,透平效率最大值比最小值高出了1.52個百分點。局部進氣向心透平中,動葉周期性地流經(jīng)進氣、非進氣扇區(qū),葉輪入口存在明顯的周向壓力梯度,但出口的流場和壓力則趨于均勻,且隨著部分進氣度的增大透平流量和輸出功率也增加。頂部間隙泄漏流使得局部進氣向心透平的流場結構變得更加復雜,泄漏渦在各進氣通道內經(jīng)歷了不同的形成和發(fā)展過程,當間隙高度增大時,透平的功率和效率線性下降。隨著膨脹比的增大,透平的流量和輸出功率線性增