燃氣輪機渦旋管式進氣濾清器性能研究.pdf

1、燃氣輪機對進氣質(zhì)量的要求很高，低質(zhì)量的空氣進入燃氣輪機不僅不能保證其正常的工作，還極易給燃氣輪機帶來不可恢復(fù)的損害，因此研制高效的燃氣輪機進氣濾清器是一項十分重要的任務(wù)。渦旋管式進氣濾清器是一種軸流導(dǎo)葉式旋風(fēng)分離器，它是一種相對較新型的軸流旋風(fēng)分離器，主要用于直升機的進氣防護。大多數(shù)的直升機渦旋管具有長徑比大、阻力系數(shù)較高、效率高的特點。國內(nèi)外對渦旋管研究的公開文獻較少，還沒有詳細考察各結(jié)構(gòu)參數(shù)及其參數(shù)組合對渦旋管性能綜合影響的公開文獻

2、。
　　本文從直升機的渦旋管式進氣濾清器的結(jié)構(gòu)原理出發(fā)，設(shè)計了一種小長徑比、低阻力、高效率的渦旋管結(jié)構(gòu)。應(yīng)用正交設(shè)計科學(xué)合理地設(shè)計研究方案，應(yīng)用數(shù)值模擬和實驗相結(jié)合的方法對所設(shè)計的渦旋管進行研究，引入二次響應(yīng)曲面法對數(shù)據(jù)進行深入分析。本文主要進行的研究如下:
　　1.軸流導(dǎo)葉式旋風(fēng)分離器阻力特性數(shù)值模擬方法的研究。選取適當(dāng)?shù)恼槐戆才挪煌瑝毫λ俣锐詈纤惴?、湍流模型、離散方法以及壓力插值的數(shù)值模擬方案，并對已知實驗數(shù)據(jù)的直葉片

3、旋風(fēng)子進行數(shù)值模擬，得到旋風(fēng)子宏觀性能的最佳數(shù)值模擬方案，為渦旋管性能的數(shù)值模擬研究奠定基礎(chǔ)。
　　2.渦旋管性能的數(shù)值模擬研究。設(shè)計小長徑比、低阻力的渦旋管結(jié)構(gòu)，應(yīng)用正交表安排渦旋管的不同結(jié)構(gòu)參數(shù)組合，以數(shù)值模擬的方法研究了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對渦旋管性能的影響;應(yīng)用二次響應(yīng)曲面法對數(shù)據(jù)深入分析，得到渦旋管的性能參數(shù)與無量綱結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的數(shù)學(xué)模型，模型復(fù)相關(guān)系數(shù)達到0.98以上，具有較高的擬合精度，為渦旋管的最優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)。

4、　　3.渦旋管的優(yōu)化設(shè)計。利用渦旋管性能的數(shù)學(xué)模型，考慮阻力和效率的最佳匹配，設(shè)計出滿足一定要求的，高效率、低阻力的渦旋管，通過數(shù)值模擬研究得到最優(yōu)化渦旋管的阻力和分級效率特性曲線，以及葉片厚度、掃氣比對渦旋管性能影響的規(guī)律。
　　4.實驗研究。制作最優(yōu)化渦旋管的實驗?zāi)Ｐ?，以實驗研究方法考察渦旋管的實際阻力和效率性能，阻力實驗與數(shù)值模擬的平均誤差小于5.6％，說明阻力系數(shù)的數(shù)學(xué)模型可以較精確地評估渦旋管自身的阻力性能，進而得到預(yù)測