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文檔簡介
1、燃氣輪機在國防事業(yè)及工業(yè)發(fā)展中起著至關(guān)重要的作用,為滿足更高性能指標的需求,其內(nèi)部燃氣溫度越來越高,燃機的安全性及穩(wěn)定性面臨嚴峻的考驗。高溫使得輻射換熱成為壁面熱量不可忽略的來源之一,研究并掌握輻射場內(nèi)溫度及輻射熱流等參數(shù)的分布情況對改善燃機熱環(huán)境有著重要意義。
本文以某燃氣輪機環(huán)形燃燒室及一級渦輪為對象,利用Fluent及自編程軟件,對燃燒室及渦輪區(qū)輻射熱環(huán)境進行了耦合計算分析,主要研究內(nèi)容如下:
1.帶有氣膜冷卻
2、結(jié)構(gòu)的燃燒室輻射熱環(huán)境預測與分析:采用Fluent軟件,計算分析了不同工況對燃燒室內(nèi)輻射場的溫度分布及輻射熱流空間分布的影響。并得出結(jié)論:進氣壓力降低時,壁面溫度的最大增幅為255K,輻射投射熱流密度的最大增幅為29W/cm2;油氣比增加0.01時,溫度的最大增幅為245K,輻射投射熱流密度的最大增幅為135W/cm2??紤]輻射時,壁面溫度較無輻射模型時升高較多,壁面溫度增幅最大可達到219K。
2.渦輪區(qū)輻射熱環(huán)境預測與分析
3、研究:對Fluent計算結(jié)果分析,并得出以下結(jié)論:整體而言,燃燒室進氣壓力的降低使得渦輪區(qū)壁面溫度及輻射投射熱流升高,但在小部分區(qū)域內(nèi)變化較為復雜。葉片及機匣表面最高溫度分別為2048K與2008K,最大輻射投射熱流密度分別為310W/cm2與283W/cm2;油氣比增加0.01,葉片與機匣的最大溫升分別為344K與364K,輻射投射熱流密度最大增幅分別為252W/cm2與236W/cm2??紤]輻射時,渦輪區(qū)的溫度增幅最大可達到174K
4、。
3.基于K分布法的燃燒室和渦輪區(qū)輻射傳輸有限體積法研究:考慮非灰燃氣的光譜選擇性及計算效率,將譜帶劃分為150-1000cm-1與1000-9300cm-1,以Fluent結(jié)果中的溫度、壓力及組分為初場,利用K分布法計算其吸收系數(shù),并結(jié)合非結(jié)構(gòu)有限體積法進行了復雜形體內(nèi)熱輻射環(huán)境算法的研究。通過與DO模型計算結(jié)果對比得出以下結(jié)論:火焰筒內(nèi)二者的輻射投射熱流數(shù)值有所不同,最大差值為55W/cm2,但高熱流及低熱流區(qū)的位置及面
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