某型燃气轮机进气系统内流场的数值分析.pdf

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1、第40卷第2期2014年4月航空发动机AeroengineV01．40No．2Apr．2014某型燃气轮机进气系统内流场的数值分析徐鑫·，刘常青1，孙勇2，张亚东1(1．中航工业沈阳发动机设计研究所，沈阳110015；2．中航工业发动机有限责任公司，北京100028)摘要：为了揭示燃机进气系统内的流动特性，并为进气系统的性能预测、优化设计提供理论依据，以某型燃气轮机的进气系统为研究对象，基于混合网格的SIMPLE算法和标准的k-e湍流模型，运用FLUENT软件对燃气轮机进气系统内的流场进行数值模拟，并

2、从压力分布、气流角分布2个方面进行分析。结果表明：对气动性能产生重要影响的损失区域主要集中在进气外环上方和支板附近，蜗壳内锥的绕流分离也是损失源之一。应进行尽可能消除进气外环上方的气流分离，同时将绕流分离控制在一定范围内的优化设计和改进。关键词：进气系统；流场；性能预测；优化设计；，c一8湍流模型；燃气轮机中图分类号：V211．3文献标识码：Adoi：10．13477／j．cnki．aeroengine．2014．02．010NumericaISimulationonInteriorFlowField

3、foraGasTurbineInletSystemXUXinl，LIUChang—qin91，SUNYon92，ZHANGYa—don91(1．AVICShenyangEngineDesignandResearchInstitute，Shenyang110015，China；2．AVICEngineCo，．Ltd，neijing100028。China)Abstract：Inordertorevealthemaincharacteristicsoftheinletsystem，andprovideth

4、etheoreticalbasisfortheperformancepredictionandtheoptimizationdesignoftheinletsystem，takingtheinletsystemofagasturbineasal℃searehsubjec4theinteriorflowfieldoftheinletsystemforgasturbinewassimulatedbyFLUENTbasedonSIMPLEalgorithmandstandardk-eturbulencemo

5、delofmixed酣d．Thedistributionofpressureandangleofflowwereanalyzed．Theresultsshowthatthelossareaofanimportanteffectontheaerodynamicperformancemainlyconcentratesonthetopofmrscoopandaroundthebaffles，andtheflowseparationaroundinnerconeisalsoONeofthesourcesof

6、losses．Therefore，thewayofimprovinginletsystemiseliminatingtheflowseparationontopofaimcoopandkeepingtheflowseparationundercontr01．Keywords：inletsystem；flowfield；performanceprediction；optimizationdesign；k-eturbulencemodel；gasturbine0引言空气在流过燃气轮机进气系统时，不可避免地

7、要经过转弯、收缩、扩压、绕流等流动。这些流动特点将增加进气系统的流动阻力损失，增加压气机进口截面的流动不均匀性㈣。流动阻力损失的增加降低了机组的工作效率，而气流速度场和压力场分布的不均匀性会造成压气机偏离设计工况点，降低喘振裕度，严重影响压气机工作稳定性【4】。因此，开展燃气轮机进气系统的流场研究工作，合理组织压气机进口气流，对于提高燃气轮机效率和工作稳定性具有重要意义。本文对某型燃机进气系统的流场进行了3维数值模拟，通过对不同工况下进气系统内流体的动力学特性进行比较分析，提出进一步改善燃气轮机进气特

8、性的措施和建议。1模型建立及网格划分1．1流场区域的建立某型燃气轮机进气系统分为进气蜗壳、进气内外环、进气机匣3大部件，如图l所示。以某型燃气轮机进气系统为研究对象，根据其结构图1某型燃气轮机进气系统收稿日期：2013—03—10基金项目：燃气轮机工程研究项目资助作者简介：徐鑫(1985)，男，硕士，工程师，从事燃气轮机总体结构设计工作；E-mail：xuxin_hrbeu@aliyun．corn。引用格式：搿滢}，j}!f常青，孙勇，等某型燃气轮机进气