进排气损失对某型燃气轮机性能的影响

在燃气轮机装置的流路中有许多管路,当燃气流过这些管道时将产生流体阻力损失,从而影响装置的性能。在变工况工作时,由于流路中的流量、温度、压力及流速的变化,流阻损失也将发生变化,流阻损失表现为进、排气总压损失。此外随着燃气轮机在舰船上使用时间的增长,空气中盐分对燃气轮机的进气滤清装置产生腐蚀、结垢等因素会造成进、排气压力的损失。本文将对进、排气道的压力损失对燃气轮机整体性能影响进行研究。     

基于NSGA-Ⅱ的燃气轮机排气引射装置多目标优化设计

[目的]排气引射装置是舰船燃气轮机进排气系统的重要组成部分,保证排气引射装置的排气与引射性能对船舶的正常运行至关重要。[方法]针对某型燃气轮机排气引射装置的结构特点,选取8个关键的设计参数作为优化变量,2个关键性能指标作为目标函数,通过单因素影响分析,获得目标函数与各设计变量之间的变化规律,确定与目标函数相关性较大的2个设计变量。然后在此基础上,基于多目标优化遗传算法NSGA-Ⅱ对设计参数进行优化,并将选定的优化方案放入燃气轮机进排气系统一体化模型中进行验证。[结果]结果显示,相比原方案,优化后的排气引射装置能显著提升燃气轮机箱装体的引射率,满足排气引射量的设计要求,但同时也会导致排气蜗壳出口总压增加。[结论]所做研究对燃气轮机排气引射装置的设计与优化具有一定的参考价值。     

船用燃气轮机排烟温度场分析与优化

为进一步提高船用燃机排气引射器的工作性能,降低红外辐射,以某型船用燃机排气系统为研究对象,采用数值模拟的方法对船用燃气轮机排气系统在不同工况下的工作性能进行数值模拟研究,获得各工况下燃气轮机排气系统出口处的温度场.在此基础上,分析主喷口面积和侧壁窗口面积对排气系统出口温度分布的影响.研究结果表明,随着主喷口出口面积的逐渐减小,引射系数和总压损失都有所增加,排气室侧壁窗口面积的增加会增大整个装置的引射系数,但变化幅度低于主喷管出口面积变化造成的影响.     

三轴船用燃气轮机S-S循环试验研究

以某三轴船用型燃气轮机为研究对象开展S-S循环试验验证研究。试验结果表明,在规定条件下,当保持低压涡轮排气温度不变,中冷喷水量/进口空气量比为0.5%、注蒸汽量/进口空气量比为2.6%时,燃气轮机功率增加24%且效率增加7%,高低压轴转速随着喷水量的增加略有升高,低压涡轮后温度场不均匀性和机组振动参数正常,NOx排放性能大幅改善。针对该型机组应用S-S循环改善性能,具有方法简单、效果显著和工程应用性好的优点。     

船用燃气轮机进气装置的试验研究

一、前言船用燃气轮机进气装置应满足下述基本要求: 1.要有小的流动压力损失; 2.保证压气机进口流场均匀; 3.尽可能地除去空气中所含的盐分,防止吸入本机的排气     

舰用燃气轮机进排气系统指标体系及试验方法

为满足舰用燃气轮机和舰用柴油机对燃烧和冷却空气的品质要求,以保障舰用动力系统的可靠工作,进排气装置是装船技术中不可缺少的重要设备。文章基于舰用燃气轮机进排气系统的工作原理,构建了进排气系统指标评价体系,提出了各指标的试验方法。根据研究,进排气系统应进行静态检查、阻力测定试验、抗冲击试验、排气红外辐射强度测试等项目。     

扭曲式波瓣排气引射器的数值模拟

排气引射器是较好的通风冷却设备,在燃气轮机动力装置当中应用广泛。利用数值模拟方法对扭曲式与未扭曲式波瓣排气引射器进行了研究,得到了两种结构的内部流场分布情况和性能数据。数值模拟结果表明,扭曲式波瓣引射器在主次流混合效果与温度控制方面的性能优于未扭曲式,但在排气阻力损失方面处于劣势。研究结果为波瓣引射器在船舶动力装置当中的应用及其性能优化提供一定的参考。     

MT30燃气轮机与英国CVF航母的集成设计

英国CVF航母是世界上第1艘采用综合电力系统的航母,2台罗尔斯·罗伊斯公司的MT30燃气轮机是其综合电力系统的核心。本文介绍了CVF航母采用MT30燃气轮机的原因,并分析了燃气轮机与CVF航母的集成设计,包括燃气轮机的布置、进排气道设计、冷却系统等。     

高速舰用燃气轮机超短型排气引射装置的研究与应用

在研制我国首制舰用燃气轮机超短型排气引射装置的过程中,作者通过理论研究和大量的模型试验,成功设计了超短型排气引射装置.本文阐述了超短型排气引射装置成功设计的要领,并给出实艇应用实例.对燃气轮机舰用化发展起到了推动作用.     

COGAS装置最佳循环参数的选择分析

燃气——蒸汽联合动力循环装置(COGAS)由于具有卓越的经济性能而受到重视。目前少数发达国家的COGAS装置是在现有的高性能燃气轮机的基础上加上水蒸汽循环,部分地回收燃气排气中的热量,使整个装置的热效率得到了提高。如果避开生产、设计等问题,从热力学角度来     

美第二代舰用电站电热联产装置的设计

美海军DD-963级驱逐舰和CG-47级巡洋舰,各装有三台2500千瓦的燃气轮机发电机.这些燃气轮机的排气道上均装有废热锅炉来回收燃气轮机的排气余热,产生的蒸汽供舰上需要用热和其他需要蒸汽的部门使用.根据美国能源部工业电热联产装置手册关于"联产"的定义,这两级舰上装的燃气轮机发电机的这种装置也可称为舰用电热联产装置.     

柴油机船高性能废热回收发电装置

文章介绍了高性能废热回收发电装置首台试验样机约一年的运转经验,证明达到原设计性能。文章还介绍了主机排气温度是降低排气能量损失的重要因素。这是一种切合实用的装置并能有效回收废热。该装置能供应船上所需电力以及船用蒸气。本文还阐述了三级压力蒸汽发生系统、排气经济器以及排除颗粒的除灰器的实用性,经济性及结构。     

多孔侧壁耦合亥姆霍兹共振器对吸声性能影响的数值仿真

为了抑制船舶柴油机的进排气以及空调通风管路内的噪声,亥姆霍兹共振器通常被用作消声器来耗散声波。声学数值模型基于有限元方法,运用COMSOL5.3软件,对平行耦合型亥姆霍兹共振器在频域内建立模型,求解线性化的Navier-Stokes方程。通过仿真分析共振器侧壁穿孔率、孔的数量以及来流马赫数的变化对共振频率、传递损失以及吸声性能的影响。结果表明：穿孔率由25%增至50%时,能够拓宽消声频带和提高吸声性能;在固定穿孔率情况下,侧壁孔数的增加有益于提升共振器的吸声性能,特别是高来流马赫数工况（Ma≥0.07）比较明显。此外随着来流马赫数的增加,由于2个平行耦合的共振腔之间的共振作用,使得模型能产生3个及以上的共振频率。     

环境温度和进气压力损失耦合作用下的燃气轮机性能

采用变比热容并考虑油气比变化对系统的影响,建立了一种非线性的考虑容积惯性的双轴燃气轮机动态仿真模型.基于不同的工况,获取进气系统的压力损失变化规律;并耦合燃气轮机在不同环境温度下的实际运行需求,对燃气轮机的性能进行了仿真研究和计算.结果表明:随着燃气轮机工况的增加,进气系统的压力损失按接近2次方规律增加;在高温和高工况条件下,燃气轮机的有效输出功率和热效率下降明显.所得结果可为燃气轮机的优化设计和使用提供理论基础和决策参考.     

不同滤清装置布置形式下进气系统气动性能研究

本文以船舶燃气轮机进气滤清装置的布置形式为研究对象,利用多孔介质边界条件结合进气滤清装置阻力特性,解决了进气系统三维数值模拟时不同流速条件下总压损失不能直接确定的问题。模拟了滤清装置的常规布置形式与三角形和梯形布置形式下的进气系统全流场,确立了总压损失与通流面积比的关系。对比分析相同通流面积不同滤清装置布置形式下的总压损失,得到了布置参数与总压损失的关系。研究结果对于进气系统总体设计与性能优化具有一定的参考价值。     

调距桨自动负荷控制系统的研究

前言近年来,在船舶推进装置中装备调距桨(下称CPP)的正逐年增加,从拖船、渔船到客船、渡船、集装箱船及油船等都有所装备。其理由是:(1)容易进行遥控,因而易于实现机舱自动化、无人化;(2)可改善船舶的操纵性能;(3)对于采用多轴发动机或燃气轮机动力装置可不必采用倒车装置;     

船用排气引射装置计算及优化改进

船用燃气轮机在箱装体中运行时,工作温度高、燃机表面散热量大导致箱装体内温度很高,影响箱体内电控元件及各附件的正常工作,也不利于工作人员的安全,因此船上广泛采用排气引射的方法对箱装体内进行通风冷却。本文以某型船用排气引射装置为原型进行了数值计算,发现引射系数小于10%,不满足冷却通风要求。首先对引射器进行一维计算并确定其最佳结构尺寸,然后结合船上实际安装布置情况,对改进的排气引射装置进行三维流场优化计算。结果表明,优化改进后的结构引射系数提高,满足设计要求,同时为后续的结构设计提供了重要的参考。     

组合涡诱导结构对某型燃烧室性能影响的分析

为解决某型燃气轮机间冷改造后环形燃烧室在高容热强度下燃烧效果不理想的问题,提出组合涡诱导结构,并通过数值模拟,研究该结构中的主要结构参数(波瓣高宽比、波瓣数和波瓣长度)对燃烧室性能的影响规律。结果表明:1)组合涡诱导结构可以明显改善高容热强度下的燃烧性能,具有较好的应用前景;2)随着高宽比的增加,燃烧效率逐渐降低,总压损失系数基本保持不变;3)随着波瓣数的增加,总压损失系数、出口平均温度和NOx排放均逐渐增大;4)随波瓣长度的增加,燃烧效率、NOx排放和出口平均温度均逐渐增大,总压损失基本保持不变。上述结论可为后续该型号燃气轮机燃烧室的数值计算和设计提供参考。     

燃气轮机排气引射装置数值模拟

对燃气轮机排气引射装置进行了三维数值模拟,采用非结构网格、Realizable κ-ε湍流模型求解三维N-S方程组,得到了全流场速度、压力、温度等的分布情况,并进行了详细分析。结果表明所采用的数值模拟方法较为准确,能充分反映排气引射装置的流场发展情况。对排气引射装置设计具有指导意义。     

S-S循环燃气轮机进口喷水试验研究

S-S循环是在高压比燃气轮机上实施压气机进口/级间喷水技术和注蒸汽,无须对本体通流部分进行改动,即可适当提高燃气轮机的输出功率和热效率。针对S-S循环中的进口喷水进行试验研究,在不同机组进行试验的结果表明,采用进口喷水能有效提高燃气轮机装置的性能;进气雾化冷却和湿压缩2部分因素也可改善性能;NOx排放随喷水量的增加而降低。通过进口喷水技术进而发展到S-S循环技术,是改善燃气轮机性能的一条便捷可行的途径。