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气冷涡轮前缘冷气射流角度优化研究

推进技术 2014年第12期35卷 1653-1660页

作者：洪博文温风波王松涛崔涛王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

为了研究复合角度的圆形气膜孔对涡轮叶片冷却效果和气动性能的影响,利用SST的k-ω模型对涡轮叶栅进行数值模拟,对前缘区域冷却孔进行复合角度优化设计,给出前缘滞止线附近和吸力面改型前后的冷却特性分析。结果表明圆形气膜孔的复合角... 详细信息

为了研究复合角度的圆形气膜孔对涡轮叶片冷却效果和气动性能的影响,利用SST的k-ω模型对涡轮叶栅进行数值模拟,对前缘区域冷却孔进行复合角度优化设计,给出前缘滞止线附近和吸力面改型前后的冷却特性分析。结果表明圆形气膜孔的复合角度对冷却和气动的影响明显,在前缘压力面,侧向角分别为85°,60°和45°,冷气在前缘处改变滞止点的位置,切向速度增大,冷却效果显著增强。在前缘吸力面上,冷却孔的入射角从45°变为30°,侧向角由-15°改为0°和30°,冷气与主流掺混减弱,壁面冷却效率增大,同时影响近壁面的主流从而改变流场结构。

关键词：气冷涡轮冷却效率气膜冷却复合角度数值模拟

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考虑冷气掺混的涡轮分层次气动优化设计体系

工程热物理学报 2008年第8期29卷 1301-1306页

作者：温风波王松涛冯国泰赵洪雷王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

通过将优化理论引申到涡轮气动设计体系中,建立具有自动优化设计能力的燃气涡轮分层次优化设计体系,给出优化设计体系框图和计算系统的基本架构,分析了各层次优化设计解决的问题和解决问题的过程。为了实现三维多级优化,介绍了基于流场... 详细信息

通过将优化理论引申到涡轮气动设计体系中,建立具有自动优化设计能力的燃气涡轮分层次优化设计体系,给出优化设计体系框图和计算系统的基本架构,分析了各层次优化设计解决的问题和解决问题的过程。为了实现三维多级优化,介绍了基于流场分析的局部优化策略和参数组群组合优化。为适应燃气轮机涡轮的气动设计,在这一体系中每一个程序都要考虑冷气掺混。实例表明,该设计体系下的设计过程快速高效。

关键词：分层次冷气掺混局部优化策略参数群

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开口双肋凹槽式涡轮叶顶间隙流动数值研究

推进技术 2017年第4期38卷 815-827页

作者：崔涛汪帅张伟温风波王松涛周逊王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 杭州汽轮机股份有限公司工业透平研究院浙江杭州310022

为研究改进的双肋凹槽叶顶结构对大折转角动叶间隙泄漏流动的影响,利用数值模拟的手段,对五种不同叶顶结构在低马赫数为0.3条件下的泄漏损失以及流动特性进行详细的研究分析。数值计算与实验测量结果进行对比校核以保证数值计算的可靠... 详细信息

为研究改进的双肋凹槽叶顶结构对大折转角动叶间隙泄漏流动的影响,利用数值模拟的手段,对五种不同叶顶结构在低马赫数为0.3条件下的泄漏损失以及流动特性进行详细的研究分析。数值计算与实验测量结果进行对比校核以保证数值计算的可靠性。研究结果表明,改进的前尾缘开口的凹槽式叶顶结构使得叶栅总压损失降低7.4%,与前缘不开口的方案相比,间隙泄漏损失变化率降低23%,这对涡轮长期运行维持高效的性能有利。改进的叶顶结构对间隙内的流量分布影响明显,压力侧的泄漏流量减少26.7%,而吸力侧增加13.3%。前缘开口形式结构使得压力侧泄漏的驱动压差降低50%,并改变吸力侧泄漏流的流量系数,同样出口气流角展向分布和叶栅流道中的泄漏涡和通道涡均受到明显影响。

关键词：双肋开口前缘间隙泄漏涡轮数值研究驱动压差流量系数

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轴流燃气涡轮气动设计中反动度可行域的研究

推进技术 2019年第3期40卷 561-573页

作者：崔涛王松涛刘维温风波冯国泰王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001

为快速确定反动度的合理取值范围,加快涡轮设计流程及完善气动设计体系,对考虑动叶进口相对总温的高压涡轮反动度可行域及多约束下反动度的可行域进行研究。采用"等效单级涡轮"的思路建立反动度与动叶进口无量纲相对总温之间的关系式以... 详细信息

为快速确定反动度的合理取值范围,加快涡轮设计流程及完善气动设计体系,对考虑动叶进口相对总温的高压涡轮反动度可行域及多约束下反动度的可行域进行研究。采用"等效单级涡轮"的思路建立反动度与动叶进口无量纲相对总温之间的关系式以及采用速度三角形方法建立多约束条件下反动度可行域的计算方法。研究显示:当级负荷系数和膨胀比一定时,相对总温随反动度降低而降低。反动度降低0.1,则无量纲相对总温降低0.012。涡轮进口总温越高,反动度对相对总温影响幅度越大。当级负荷系数大于某值或膨胀比低于某值时,反动度均存在最大值。为保证气动方案具有较低值动叶进口相对总温和较高的效率,若膨胀比一定时,应选择较小的反动度和级负荷系数的设计思路,若级负荷系数一定时,对于单级涡轮反动度取值应较高,对于双级涡轮反动度取值应减小。建立考虑涡轮气动、传热、强度、结构方面的多约束可行域计算方法,可以快速确定反动度的可行域,完善涡轮气动方案设计并加快设计流程。以新型高速飞行器低压涡轮为分析对象,采用该方法确定其反动度可行域为0.125～0.266,并深入研究发现其反动度最大值由动叶出口最大允许马赫数和最小允许绝对气流角共同限制。

关键词：轴流涡轮气动方案设计反动度传热设计相对总温可行域多约束

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氦气压气机叶型气动特性研究(英文)

科学技术与工程 2014年第3期22卷 152-158页

作者：韩俊温风波王松涛哈尔滨工业大学发动机气体动力研究中心哈尔滨150001

以高温气冷堆氦气轴流压气机叶型气动特性为研究对象,结合优化算法与现代流场模拟技术研究了氦气压气机叶型的设计特点和损失特性。数值模拟采用SST湍流模型和γ-Reθ转捩模型,考虑了氦气附面层转捩对叶型损失的影响。对比低速空气压气... 详细信息

以高温气冷堆氦气轴流压气机叶型气动特性为研究对象,结合优化算法与现代流场模拟技术研究了氦气压气机叶型的设计特点和损失特性。数值模拟采用SST湍流模型和γ-Reθ转捩模型,考虑了氦气附面层转捩对叶型损失的影响。对比低速空气压气机叶型和CDA叶型,研究了具有低损失和宽广工作范围的氦气压气机叶片表面压力分布特点及其附面层发展特点。研究结果表明,优化叶型在保持设计工况下损失基本不变的情况,大幅度地增加了氦气叶型的低损失攻角范围,并减小了不同攻角时叶型的落后角。优化叶型在正攻角情况下,附面层转捩显著推迟,氦气压气机叶型损失得到有效控制。

关键词：高温气冷堆氦气压气机优化叶型附面层转捩

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地面重型燃气轮机压气机叶型的优化设计

汽轮机技术 2010年第1期52卷 9-12,16页

作者：王娥杜鑫温风波王松涛北京北重汽轮电机有限责任公司北京100040 哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

将优化理论引入压气机叶型设计,建立了具有自动优化设计能力的平台。该平台由自主开发的二维叶型生成程序、网格生成软件Gambit、流场计算分析软件CFX以及自主开发的优化模块组成。以某地面重型燃气轮机压气机叶型为优化对象,以总压损... 详细信息

将优化理论引入压气机叶型设计,建立了具有自动优化设计能力的平台。该平台由自主开发的二维叶型生成程序、网格生成软件Gambit、流场计算分析软件CFX以及自主开发的优化模块组成。以某地面重型燃气轮机压气机叶型为优化对象,以总压损失系数为目标函数,流场分析中考虑转捩情况。优化设计之后,叶型气动性能有较明显改善。设计工况下叶型总压损失系数较原型下降了3.63%,非设计工况下的性能也优于原型。

关键词：地面重型燃气轮机压气机叶型转捩优化设计平台

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某跨音速气冷涡轮三维气动优化设计研究

汽轮机技术 2016年第6期58卷 405-409页

作者：唐晓雷罗磊温风波周逊王松涛哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

为了提高跨音速气冷涡轮的效率,减小涡轮内的二次流损失,基于弯叶片设计方法,编制了弯叶片生成程序,同时借助优化设计方法,对某高压涡轮进行了气动优化设计。优化过程中,在导叶中应用弯叶片技术,同时优化动叶进出口气流角,以适应动静叶... 详细信息

为了提高跨音速气冷涡轮的效率,减小涡轮内的二次流损失,基于弯叶片设计方法,编制了弯叶片生成程序,同时借助优化设计方法,对某高压涡轮进行了气动优化设计。优化过程中,在导叶中应用弯叶片技术,同时优化动叶进出口气流角,以适应动静叶间匹配的变化。优化结果显示,在流量及功率变化不大的前提下,级效率较原型提高0.3%。效率提高的主要原因是优化后导叶中横向二次流损失减小。

关键词：涡轮叶型优化跨音速冷气掺混弯曲叶片

基于虚拟仿真平台的能源动力类本、研一体化实验教学与管理实践

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实验室研究与探索 2020年第5期39卷 187-192页

作者：翟明姜宝成宋彦萍帅永温风波曾令艳哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

以哈尔滨工业大学"十三五"本科教育改革与发展规划纲要为契机,以本科生、研究生教学实验室一体化建设的发展规划为依据,阐述如何以能源动力相关课程群和应用型研究生培养基地为基础,建立基于虚拟仿真平台的能源动力类本、研一体化实验... 详细信息

以哈尔滨工业大学"十三五"本科教育改革与发展规划纲要为契机,以本科生、研究生教学实验室一体化建设的发展规划为依据,阐述如何以能源动力相关课程群和应用型研究生培养基地为基础,建立基于虚拟仿真平台的能源动力类本、研一体化实验教学与管理系统,实现从本科生到研究生的理论教学与实践教学一体化。探索了能源动力大类专业本、研一体化实验室运行管理机制,开发了虚拟仿真实验教学项目,教学过程虚实结合、优势互补,提高了教学效果。

关键词：能源动力类专业虚拟仿真平台本、研一体化实验教学管理实践

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某型涡轮叶片型面匹配优化设计

汽轮机技术 2010年第3期52卷 169-172页

作者：温风波王松涛冯国泰王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院哈尔滨150001

介绍了自主搭建的涡轮三维优化设计平台,基于该设计平台,将型面匹配设计理论用于指导某高压涡轮优化。优化实例结果显示:某高压涡轮导叶等熵效率从93.88%提高到94.94%,局部区域流动情况得到较大改善,型面匹配更加合理。这表明所提出的... 详细信息

介绍了自主搭建的涡轮三维优化设计平台,基于该设计平台,将型面匹配设计理论用于指导某高压涡轮优化。优化实例结果显示:某高压涡轮导叶等熵效率从93.88%提高到94.94%,局部区域流动情况得到较大改善,型面匹配更加合理。这表明所提出的设计平台和设计思想是可行的,具有工程应用价值。

关键词：型面匹配优化涡轮叶片成型