检索结果-南通市图书馆

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

燃气轮机透平转静盘腔内流动与传热研究进展

中国电机工程学报 2024年第8期44卷 3137-3154,I0017页

作者：刘钊王敏丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院陕西省西安市710049

转静系盘腔是燃气轮机二次空气系统中的重要组成部分,盘腔内流动和传热特性对整机安全稳定运行十分重要。随着燃气透平进口温度的不断提升,对透平冷却设计的要求不断提高,透平盘腔流动换热特性研究也越来越受关注。研究人员从流动与换... 详细信息

转静系盘腔是燃气轮机二次空气系统中的重要组成部分,盘腔内流动和传热特性对整机安全稳定运行十分重要。随着燃气透平进口温度的不断提升,对透平冷却设计的要求不断提高,透平盘腔流动换热特性研究也越来越受关注。研究人员从流动与换热两个方面对转静系盘腔进行实验测量和数值模拟研究,形成相对比较成熟的研究体系。总结近年来燃气透平转静盘腔流动传热及冷却的相关研究进展,根据结构的不同分别对中心进气和预旋进气转静系盘腔及转静系盘腔的轮缘密封进行介绍,分析3种不同盘腔结构内部流动型态,介绍了预旋系统结构和轮缘密封结构对盘腔内流动传热特性影响的相关实验与数值研究现状。最后,基于当前研究热点和发展趋势,总结并展望了转静系盘腔未来研究的发展方向。

关键词：燃气轮机转静盘腔流动与换热

Aerodynamic inverse design optimization for turbine cascades based on control theory

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Science China(Technological Sciences) 2013年第2期56卷 308-323页

作者： feng zhenping LI HaiTao SONG LiMing LI YingChen Institute of Turbomachinery School of Energy & Power EngineeringXi'an Jiaotong University

Based on control theory,adjoint system for the general problem of turbomachinery aerodynamic optimization was studied and developed in the present paper by using the variation technique in the grid node coordinates combined with Jacobian Matrics of flow fluxes.Then the adjoint system for aerodynamic design optimization of turbine cascade governed by compressible Navier-Stokes equations was derived in detail.With the purpose of saving computation resources,the mathematic method presented in this paper avoids the coordinate system transforming in the traditional derivation process of the adjoint system and makes the adjoint system much more sententious.Given the general expression of objective functions consisting of both boundary integral and field integral,the adjoint equations and their boundary conditions were derived,and the final expression of the objective function gradient including only boundary integrals was formulated to reduce the CPU cost,especially for the complex 3D configurations.The adjoint system was solved numerically by using the finite volume method with an explicit 5-step Runge-Kutta scheme and Riemann approximate solution of Roe's scheme combined with multi-grid technique and local time step to accelerate the convergence procedure.Finally,based on the aerodynamic optimization theory in the present work,2D and 3D inviscid and viscous inverse design programs of axial turbomachinery cascade for both pressure distribution and isentropic Mach number distribution on the blade wall were developed,and several design optimization cases were performed successfully to demonstrate the ability and economy of the present optimization system.

关键词：气动优化设计设计优化控制理论 Navier-Stokes方程透平叶栅 Runge-Kutta 优化设计系统伴随方程

Study on leakage flow characteristics of radial inflow turbines at rotor tip clearance

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Science China(Technological Sciences) 2008年第8期51卷 1125-1136页

作者： DENG QingHua NIU JiuFang feng zhenping Institute of Turbomachinery Xi’an Jiaotong UniversityXi’an 710049China

Tip clearance leakage flow in a radial inflow turbine rotor for microturbines under the stage environment is investigated using a three-dimensional viscous flow simulation. The results indicate that the scraping flow caused by relative motion between casing and rotor tip, and the pressure difference between pressure side and suction side at rotor tip, play important roles in tip clearance leakage flow. The more the rotor tip speed increases and tip clearance height decreases, the more the scraping effect acts. Though the leakage velocity of tip clearance at midsection and exducer regions changes less when the rotor rotational speed is changing, the distance between passage vortex and rotor suction side varies in evidence. Main leakage flow rate of tip clearance takes place at region of exducer tip and some seal configurations will be quite effective for cutting leakage flow if these configurations are arranged over midsection and exducer of the radial inflow rotor.

关键词： microturbine radial inflow turbine rotor tip clearance

燃气透平榫头/榫槽装配间隙流动与换热特性研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

西安交通大学学报 2024年第5期58卷 88-98页

作者：刘钊孙睿樊远航丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为精确设计燃气轮机二次空气系统,针对燃气透平动叶榫头/榫槽间隙内的流动与换热问题开展研究。以燃气透平动叶榫头/榫槽配合面S形间隙结构为研究对象,试验研究了榫头/榫槽装配间隙内的流阻与换热特性,并数值分析了其详细流动结构。首先... 详细信息

为精确设计燃气轮机二次空气系统,针对燃气透平动叶榫头/榫槽间隙内的流动与换热问题开展研究。以燃气透平动叶榫头/榫槽配合面S形间隙结构为研究对象,试验研究了榫头/榫槽装配间隙内的流阻与换热特性,并数值分析了其详细流动结构。首先,采用压力扫描阀和热色液晶测温技术测量了榫头/榫槽内的流阻和努塞尔数分布。然后,利用试验结果对所采用的数值计算方法进行了考核,并进行了网格无关性验证。最后,详细分析了5种雷诺数、5种结构参数榫头/榫槽高度及5种间隙宽度下榫头/榫槽装配间隙结构内部流动与换热特性。结果表明:在试验测量范围内,左侧壁面的平均努塞尔数始终比右侧高10%左右;随着雷诺数的增大,榫头/榫槽装配间隙的阻力损失系数和换热强度均逐渐增大,当雷诺数从15000增大到35000时,平均阻力系数增大了2倍,两侧面整体平均努塞尔数均增大了1.1倍;随着榫头/榫槽装配间隙相对高度的增大,阻力损失系数及壁面努塞尔数均逐渐减小;随着榫头/榫槽装配间隙宽度的增大,试验范围内平均阻力系数增大了30.7%,左右两侧面平均努塞尔数分别增大了95.5%和94.9%。

关键词：榫头/榫槽装配间隙流动特性换热特性

燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合方法研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

西安交通大学学报 2024年第6期58卷 114-127页

作者：包林焌刘钊张韦馨丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为方便燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却结构的设计与研发,提出了一种管网耦合计算方法。利用Python编制了叶片冷却结构设计的一维管网程序,并采用冲击冷却的实验结果对管网程序进行了验证;结合ANSYS CFX三维数值计算软件,搭建了用于... 详细信息

为方便燃气透平叶片前缘冲击/气膜复合冷却结构的设计与研发,提出了一种管网耦合计算方法。利用Python编制了叶片冷却结构设计的一维管网程序,并采用冲击冷却的实验结果对管网程序进行了验证;结合ANSYS CFX三维数值计算软件,搭建了用于叶片前缘冲击/气膜复合冷却的管网耦合设计计算平台,设计了用于计算内部流场的管网模型,并提出了管网耦合计算中的外部气膜冷却修正方法;通过与经湍流模型验证和网格无关性考核后的三维气热耦合计算结果进行对比分析,验证了管网耦合计算方法的可靠性。结果表明:所设计的管网模型对叶片内部冷却具有较好的模拟精度,可用于管网耦合过程中内部流场的计算;与三维气动计算相比,采用气膜冷却修正方法得到的平均气膜冷却效率的相对误差在2.18%~12.2%之间,验证了气膜冷却修正方法的可靠性;管网耦合计算结果与三维气热耦合计算结果吻合良好,两种方法计算的叶片壁面温度分布一致,但采用管网耦合方法可以大大节约计算时间,耗时为三维气热耦合计算的1/18。管网耦合计算方法可应用于叶片前缘冲击/气膜复合冷却的设计与研究。

关键词：冲击/气膜复合冷却管网计算管网耦合气膜冷却修正

NUMERICAL VALIDATION OF COMPUTATIONAL MODEL FOR SHEET CAVITATING FLOWS

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

Chinese Journal of Mechanical Engineering 2006年第1期19卷 45-49页

作者： LI Jun LIU Lijun feng zhenping School of Energy ＆ Power Engineering Xi＇ an Jiaotong University Xi＇ an 710049 China Research Institute for Applied Mechanics Kyushu University Fukuoka 816-8580 Japan

A computational modeling for the sheet cavitating flows is presented. The cavitation model is implemented in a viscous Navier-Stokes solver. The cavity interface and shape are determined using an iterative procedure matching the cavity surface to a constant pressure boundary. The pressure distribution, as well as its gradient on the wall, is taken into account in updating the cavity shape iteratively. Numerical computations are performed for the sheet cavitating flows at a range of cavitation numbers across the hemispheric headform/cylinder body with different grid numbers. The influence of the relaxation factor in the cavity shape updating scheme for the algorithm accuracy and reliability is conducted through comparison with other two cavity shape updating numerical schemes. The results obtained are reasonable and the iterative procedure of cavity shape updating is quite stable, which demonstrate the superiority of the proposed cavitation model and algorithms.

关键词： Sheet cavitation Liquid/vapor tracking method Numerical simulation

颗粒物沉积与平板气膜冷却耦合效应的数值研究

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

航空动力学报 2024年第5期39卷 107-118页

作者：伍赫郝子晗杨星丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 西安交通大学陕西省叶轮机械及动力装备工程实验室西安710049

基于颗粒物沉积模型与动网格技术,研究了不同冷气质量流量比与颗粒物直径下气膜冷却平板表面的沉积特性及颗粒形成沉积物后对平板气膜冷却性能的影响。结果表明:在颗粒速度较低时,冷气射流对颗粒的吹拂作用使其难以在气膜孔下游沉积,且... 详细信息

基于颗粒物沉积模型与动网格技术,研究了不同冷气质量流量比与颗粒物直径下气膜冷却平板表面的沉积特性及颗粒形成沉积物后对平板气膜冷却性能的影响。结果表明:在颗粒速度较低时,冷气射流对颗粒的吹拂作用使其难以在气膜孔下游沉积,且冷气射流结构对颗粒的阻隔与卷吸作用使得气膜孔下游两侧形成明显的脊状沉积带;平板表面的沉积效率随颗粒直径的变化呈现双峰分布;在较大的质量流量比下,冷气射流两侧拢起的脊状沉积带会使得气膜冷却效率显著提高,相比沉积前最大提升了6.15%;同时,颗粒沉积物能增强冷气的横向扩散,使得横向平均冷却效率有一定程度的提升。总体而言,颗粒沉积物对气膜冷却性能的影响由沉积分布特征与沉积量共同决定。

关键词：颗粒物沉积气膜冷却冷气质量流量比斯托克斯数动网格

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

透平叶栅风影冷却研究进展

推进技术 2024年第7期45卷 1-15页

作者：宋宇刘钊杨星丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院叶轮机械研究所陕西西安710049

高效的冷却技术对保障燃气轮机透平和航空发动机涡轮长寿命、高可靠地运行具有关键作用。近年来,为了提高冷气的利用率,气膜冷却所带来的附加冷却效果—风影冷却,逐渐被研究人员重视。本文首先描述了风影冷却的形成机理,分析了其影响因... 详细信息

高效的冷却技术对保障燃气轮机透平和航空发动机涡轮长寿命、高可靠地运行具有关键作用。近年来,为了提高冷气的利用率,气膜冷却所带来的附加冷却效果—风影冷却,逐渐被研究人员重视。本文首先描述了风影冷却的形成机理,分析了其影响因素,并将迄今为止公开发表的风影冷却研究归类为:上游叶排冷气在下游叶片上形成的风影冷却、叶片冷气射流在端壁表面形成的风影冷却、叶片冷气射流在叶顶表面形成的风影冷却、端壁冷气出流在叶片表面形成的风影冷却以及燃烧室冷却出流在静叶表面形成的风影冷却,其中包含了虽未被明确命名为风影冷却但本质上属于风影冷却的研究成果。随后,对不同类型风影冷却的研究现状和现有不足进行了综述,指出未来研究需要进一步利用好风影冷却的优势,推动现有的被动风影冷却研究朝着风影冷却主动设计方向发展,以期进一步提升冷气的覆盖面积和解决叶栅复杂二次流导致的冷却“死区”问题;此外,发展风影冷却技术对精减冷却结构、降低叶片加工成本以及开展透平叶栅高效一体化冷却设计也具有十分重要的作用。

关键词：燃气轮机气膜冷却风影冷却二次冷却综述

应用不同深度学习代理模型的灯笼型扰流柱通道换热性能分布预测方法比较

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

西安交通大学学报 2024年第2期58卷 31-42页

作者：高尚鸿张韦馨杨克峰汪翔宇丰镇平西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为提高对灯笼型扰流柱通道端壁面的换热分布预测能力,构建并比较了几种深度学习代理模型的预测性能。应用数据驱动的思想,建立了多项式响应面模型(RSM)、径向基函数模型(RBF)、径向基神经网络模型(RBFNN)、Kriging模型和总体平均近似模... 详细信息

为提高对灯笼型扰流柱通道端壁面的换热分布预测能力,构建并比较了几种深度学习代理模型的预测性能。应用数据驱动的思想,建立了多项式响应面模型(RSM)、径向基函数模型(RBF)、径向基神经网络模型(RBFNN)、Kriging模型和总体平均近似模型(Ensemble)共5种传统代理模型以及5种基于生成对抗网络的深度学习代理模型,包括有残差网络的pix2pix模型、pix2pixHD模型、CycleGAN模型、StarGAN模型以及单一无残差网络的pix2pix模型,以扰流柱截面参数为设计变量,通过拉丁超立方抽样分别得到了样本数为50、25、12、6和3的训练集,并根据扰流柱尾迹高换热区分布特点,将训练样本数为50的数据集分为宽样本数据集和窄样本数据集,比较了不同代理模型对端壁面换热性能的预测精度、计算成本和泛化能力。结果表明:有残差网络的pix2pix模型相比于无残差网络的pix2pix模型,预测精度得到有效提高,在样本数为50的情况下,面平均值预测误差从0.68%降低到0.32%,平均相对误差从6.89%降低到6.41%,而且当训练样本数减少时,有残差网络的模型预测能力更加突出;传统代理模型的时间成本可忽略不计,但深度学习模型的单卡训练时间较长,且增加残差网络后的模型计算成本更高;当训练样本数为50时,传统代理模型和深度学习模型之间预测精度差异不大;当训练样本数逐渐减少时,深度学习代理模型展示出更高的预测精度和泛化能力;Kriging模型虽然泛化能力强,但是预测结果趋同;RSM模型、RBF模型和Ensemble模型泛化能力最差,训练样本数较少时,预测结果严重失真。可见在换热性能预测方面,深度学习模型在预测精度与泛化能力上均有显著优势,尤其适合于小样本问题,对提高灯笼型扰流柱截面设计效率具有参考价值。

关键词：燃气轮机代理模型深度学习扰流柱换热性能预测