文档介绍
| 静叶可调型向心透平是一种以压缩气体为工质的,用于小压比工况下的动力装置。它将气体的压力能,转化为转动轴的轴功输出给负载设备,利用较小的压降得到负载所需要的动力。由于其静叶栅的角度可调,该设备可以在非稳定工况下发挥其在线调节的优势。静叶可调型向心透平可调参数较多,参数之间相互影响,存在耦合关系。本文采用力学三角形理论、数值模拟与实验研究相结合的方法,对这些复杂的关系做了深入的研究。主要工作如下：(1)设计并加工了一套实验设备,建立实验平台,研究影响设备性能的因素；研究静叶偏转角对效率的影响,得出静叶偏转角最佳值；研究静叶前缘和尾缘对性能的影响；研究相同工况下叶轮的叶片形状和数量对性能的影响,并分析两种叶轮形式的优势与不足。(2)分析不同进口压力、出口压力和流量下,透平的输出轴功、负载转速以及效率的变化情况,得出了随着压比增大,输出轴功提高但是效率下降的结论,绘制了简单的透平工作曲线图。(3)运用CFD软件FLUENT对内部流场做了结构优化方面的数值模拟研究,研究发现：静叶的转角最优值与实验一致；静叶的数量越多,对效率提升越有利,但是影响设备的可调节性；通过优化静叶的形状发现,弯叶形的静叶要比实验用静叶效率提升4%左右；静叶栅与叶轮的间隙对透平的性能有着重要的影响,间隙增大,效率以二次曲线的趋势下降。(4)提出了增加蜗壳结构来优化流场的方法。在原结构中增加蜗壳结构后设备效率有明显的提升,且蜗壳较小时效果提升明显；若将只将蜗壳替代静叶栅结构,设备效率明显下降。本文的实验研究和数值模拟分析,为在小压比下工作的向心透平结构参数优化与操作参数调节提供了可靠的依据。 |
文档标签:
流体力学
