燃气轮机过渡段双腔室模型设计及优化.pdf

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1、第44卷第5期吉林大学学报(工学版)V。1．44NO。52O14年9月JournalofJilinUniversity(EngineeringandTechnologyEdition)Sept．2O14燃气轮机过渡段双腔室模型设计及优化刘光洁，徐涛，李俊楼，于征磊。，修航，程飞(1．吉林大学机械科学与工程学院，长春130022；2．长春师范大学计算机科学与技术学院，长春130032；3．吉林大学生物与农业工程学院，长春130022)摘要：以燃气轮机燃烧室过渡段结构及性能为研究对象，设计了具有三排冲击孔的过渡段简化双腔室模

2、型。采用正交试验设计、响应面近似建模方法分析求解流场及温度场，得到了双腔室模型内壁面加权平均温度及最小压强关于冲击孔角度、风向倾角的响应面模型。最后，采用内点优化算法对响应面模型进行了优化，得到了最优冲击孔角度及风向倾角，研究了最优及初始冲击孔角度、风向倾角对双腔室模型内壁面冷却性能的影响。结果表明：优化方案冷却效率比初始方案提高了7．53。仿真分析结果对双腔室结构冲击孔角度设计具有很好的参考价值关键词：流体力学；燃气轮机；燃烧室结构；冲击孔角度；风向倾角中图分类号：0302文献标志码：A文章编号：1671—5497(2

3、014)05—1360—06DOI：10．7964／jdxbgxb2O1405O22DesignandoptimizationofdoublechambermodelofgasturbinetransitionpieceIIUGuang—jie～，XUTao，LIJun—lou，YUZheng—lei。，XIUHang，CHENGFei(1．Collegeo厂MechanicalScience&Engineering，JilinUniversity，Changchun130022，China；2．CollegeofCom

4、puterSciemandTechnology，ChangchunNorrrlalUniversity，Changchun130032，China；3．College0’BiologicalandAgric’ulturalEngineering，JilinUniversity，Changchun130022，China)Abstract：Thestructureandperformanceofthetransitionpieceofgascombustorweretakenastheresearchobjects，and

5、asimplifieddoublechambermodelwasdesignedwiththedistributionofholesinthreerows．TheresponsesurfacemodelwasestablishedbyadoptingOrthogonalDesignofExperiment(OD()E)andapproximatemodelingmethod．Theflowfieldandtemperaturefieldweresolvedusingthisresponsesurfacemode1．The

6、polynomialregressionequationswerebuiltabouttheweightedaveragetemperatureandtheminimumpressureontheinner—wallofthedoublechambermodelregardingtheimpingingholeangleandtheinjectionorientation．Theoptimumimpingingholeangleandtheinjectionorientationwerefoundusingtheinte

7、riorpointmethodtosolvetheresponsesurfacemode1．ThesimulationresultsshowthatthecoolingefficiencytheoptimumdesignproposalWaS7．53higherthanthatoftheinitialdesignproposa1．Thesimulationresultsandthecomparative收稿日期：2013-0706．基金项目：国家自然科学基金项目(50975121)；吉林省科技发展计划项目(2012600

8、1)；长春市科技支撑计划项目(10KZ03)．作者简介：刘光洁(1970一)，女，博士研究生．研究方向：计算力学．E—mail：zgplliu@sina．corn通信作者：程飞(1979一)，男，副教授，博士．研究方向：重分析优化．E—mail：chengfei@jlu．edu．cn第5期刘光洁，等：燃气轮机过渡段双