燃氣輪機濕壓縮性能與水滴運動研究.pdf

1、燃氣輪機廣泛應用于動力和能源行業(yè)，其壓氣機耗功通常會占到燃機渦輪膨脹功的1/2-2/3，因此降低壓氣機耗功成為提高燃機輸出功的最有效措施之一。燃氣輪機濕壓縮近年來受到關注，因為濕壓縮不但可以通過壓氣機蒸發(fā)內(nèi)冷降低壓縮功，大幅增加燃機功率輸出，而且可以提高熱效率，是效費比較高的技術(shù)。同時，濕壓縮還可以有效抑制燃燒室內(nèi)NOx生成，降低燃機污染物的排放。因此，本文利用數(shù)值模擬方法對燃氣輪機濕壓縮過程的機理展開深入的研究。
　　 壓氣機

2、濕壓縮過程是包含水滴蒸發(fā)相變的復雜兩相流動，水滴顆粒的運動和蒸發(fā)過程是該項技術(shù)的關鍵。為此，論文首先對壓氣機內(nèi)水滴的氣動破碎和水滴/葉片撞擊行為進行了研究?；贐ai和Gossman噴霧撞壁理論，分析了水滴撞擊葉片可能發(fā)生的形態(tài)，根據(jù)撞擊情況分為粘附、反彈、鋪展和噴濺，并且按照壓氣機內(nèi)流動特點，論證了水滴撞擊葉片后主要發(fā)生鋪展和噴濺兩種類型。然后結(jié)合跨音速靜葉柵的濕壓縮試驗，提出了壓氣機濕壓縮水滴撞擊破碎模型，并將其嵌入濕壓縮數(shù)值模擬中

3、，有效提高了軟件濕壓縮數(shù)值模擬的準確性。本文還從數(shù)值模擬和理論方面分析了濕壓縮壓氣機葉柵具有較大相間滑移的水膜從動、靜葉尾緣的脫落和破碎。
　　 本文利用所建立的模型，研究和分析了多級軸流壓氣機濕壓縮過程。給出了多級壓氣機內(nèi)不同直徑水滴的破碎和徑向遷移規(guī)律。并分析了多級壓氣機濕壓縮特性，多級壓氣機濕壓縮過程的流量變化特點和負荷分配特點。
　　 濕壓縮效應不僅體現(xiàn)在壓縮過程，還會影響到燃燒過程和排放，以及通過工質(zhì)質(zhì)量流量和

4、成分變化增加渦輪輸出功。因此，本文在一臺小型渦噴發(fā)動機上進行了整機數(shù)值模擬，研究了濕壓縮條件下燃氣輪機整體性能、部件性能，以及燃燒室內(nèi)污染物生成和排放。在保持比油耗不變條件下，得出了不同直徑噴霧顆粒在壓氣機及燃燒室內(nèi)的蒸發(fā)量，及其濕壓縮對燃機整機性能的影響。并且給出了濕壓縮多級壓氣機體積流量變化趨勢及動葉片負荷的變化規(guī)律，分析了濕壓縮對壓氣機流動分離的影響機理。最后，研究了濕壓縮對燃燒室主要污染物NO和CO生成和排放的影響，并建立了NO