基于蒙特卡罗法的燃气轮机总体性能不确定性分析

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作者 卢文强 陈岩 +2 位作者 付经伦 刘海松 孔祥玲 《发电技术》 2025年第1期126-134,共9页

【目的】燃气轮机设计加工过程中,部件几何结构和运行条件存在着许多不确定性,从而引起燃机热力性能的显著波动。为了准确辨识燃机运行状态,需要定量评估这种不确定性对关联部件及整机总体性能的影响。【方法】基于蒙特卡罗方法和燃气... 【目的】燃气轮机设计加工过程中,部件几何结构和运行条件存在着许多不确定性,从而引起燃机热力性能的显著波动。为了准确辨识燃机运行状态,需要定量评估这种不确定性对关联部件及整机总体性能的影响。【方法】基于蒙特卡罗方法和燃气轮机热力过程机理方程组,建立燃气轮机总体性能不确定性分析模型,研究部件效率、流量不确定性的定量传播特性。针对航改燃机结构,引入压气机效率、压气机进口流量、透平效率和冷却空气流量4个独立参数的不确定分布,获得各影响参数不确定性相互耦合及独立情况下,燃机总体性能及部件运行参数概率分布。【结果】相比于其他3个参数,透平效率的不确定性对燃机输出功率分布、效率和排温的影响更明显;压气机效率虽然对其他部件工作状态的影响范围更大,但当叠加其他不确定因素后,影响程度降低;整机各处的温度和输出功率更易受部件不确定性的影响。【结论】设计及运行中透平应是重点关注部件。在燃机使用中,监测温度及输出功率更能捕捉到部件性能的波动。 展开更多

关键词 燃气轮机 发电机组 蒙特卡罗方法 不确定性 总体性能 热力性能 运行状态

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特约主编寄语

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作者 朱俊强 任静 +2 位作者 李军 饶宇 付经伦 《发电技术》 CSCD 2024年第5期I0001-I0002,共2页

燃气轮机作为我国能源产业中的重要组成部分,对于推动能源结构调整、实现清洁低碳发展具有深远影响。我国燃气轮机技术经过多年发展,正在逐步缩小与国际先进水平的差距。当前燃气轮机技术面临的挑战包括不断提高整机和部件性能、发展先... 燃气轮机作为我国能源产业中的重要组成部分,对于推动能源结构调整、实现清洁低碳发展具有深远影响。我国燃气轮机技术经过多年发展,正在逐步缩小与国际先进水平的差距。当前燃气轮机技术面临的挑战包括不断提高整机和部件性能、发展先进材料与制造技术,以及高水平运维技术等。为了实现能源转型、提升燃气轮机的效率,以及满足当前日益增加的发电需求,我国科研人员不断探索新的理论和技术创新。随着近年来“两机”重大专项的实施和燃气轮机自主研发的推进,燃气轮机技术的研究与发展在基础理论、关键技术和核心部件及整机研制等方面取得了显著进展,为实现绿色低碳发展战略打下了坚实基础。 展开更多

关键词 能源结构调整 燃气轮机 研究与发展 科研人员 基础理论 能源转型 绿色低碳发展 运维技术

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一种基于图像的燃气轮机叶型参数测量方法 被引量：1

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作者 崔则阳 孔祥玲 +1 位作者 付经伦 施佳君 《发电技术》 CSCD 2024年第1期106-112,共7页

叶型参数的准确测量是实现叶片性能诊断和逆向建模的关键步骤。为了提高叶型参数的测量效率,提出了一种基于图像的参数提取方法。首先,采用骨架提取算法对叶片中弧线进行定位;然后,通过拟合计算获得中弧线函数及叶型厚度分布;最后,采用... 叶型参数的准确测量是实现叶片性能诊断和逆向建模的关键步骤。为了提高叶型参数的测量效率,提出了一种基于图像的参数提取方法。首先,采用骨架提取算法对叶片中弧线进行定位;然后,通过拟合计算获得中弧线函数及叶型厚度分布;最后,采用优化算法提高叶型参数辨识精度。实验结果表明,所提出的基于图像的叶型测量方法具有较高的准确性,测量相对误差小于1.5%,且应用方便、灵活,为叶片几何参数的快速、准确测量提供了新的解决方法。 展开更多

关键词 燃气轮机 叶型参数测量 图像处理 骨架提取

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燃气轮机透平动叶横流带肋通道中气膜冷却研究进展

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作者 张超 张海川 +2 位作者 付经伦 童志庭 朱俊强 《发电技术》 CSCD 2024年第5期781-792,共12页

【目的】燃气轮机透平进口温度已经远超叶片材料的许用温度,发展更加高效的透平冷却技术,尤其是气膜冷却技术至关重要。在透平动叶中部区域的气膜冷却通常由横流带肋通道供应,因此对近年来横流带肋通道中气膜冷却研究进展进行了综述。... 【目的】燃气轮机透平进口温度已经远超叶片材料的许用温度,发展更加高效的透平冷却技术,尤其是气膜冷却技术至关重要。在透平动叶中部区域的气膜冷却通常由横流带肋通道供应,因此对近年来横流带肋通道中气膜冷却研究进展进行了综述。【方法】介绍了不同冷气供应方式下气膜冷却性能的差异,归纳了肋片角度、肋片形式、气膜孔与肋片的相对位置、横流通道进口雷诺数对流动和气膜冷却性能的影响,总结了针对横流带肋冷气条件下气膜孔型设计的研究进展。【结果】横流带肋通道内部冷却结构和横流通道进口雷诺数对气膜冷却性能影响显著,横流进气改变了孔出口下游的冷却效率分布,同时孔进口处流动受气膜孔与肋片的相对位置及雷诺数变化的影响。展向非对称气膜孔型和对横流进气不敏感的气膜孔型可有效提升气膜冷却性能。【结论】为进一步推动横流带肋通道气膜冷却技术的发展,建议深入研究各影响因素与气膜冷却性能之间的关系,并对适用于横流带肋进气的专用气膜孔型进行优化设计。 展开更多

关键词 燃气轮机 气膜冷却 透平冷却 带肋通道 透平叶片 肋片 叶片冷却 冷却效率

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切向/螺旋进气道稳流实验与数值仿真 被引量：6

5

作者 付经伦 李向荣 杜巍 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期1039-1042,1056,共5页

为了研究内燃机进气道及缸内的流动规律,并验证数值仿真在内燃机中流动的可行性,对典型的内燃机切向/螺旋组合进气系统的三维流场进行了稳流实验,并用商业软件F luen t数值仿真了实验条件下进气道及缸内流场.由文中给出的算法计算的涡... 为了研究内燃机进气道及缸内的流动规律,并验证数值仿真在内燃机中流动的可行性,对典型的内燃机切向/螺旋组合进气系统的三维流场进行了稳流实验,并用商业软件F luen t数值仿真了实验条件下进气道及缸内流场.由文中给出的算法计算的涡流比及流量系数与实验结果具有较好的一致性.通过仿真流场分析发现,随着气流逐渐远离气缸盖,垂直于气缸轴向的截面上速度分布越规整,越易形成单一方向的旋涡.研究结果表明,数值仿真可以较准确地得到直观的进气道和缸内流场,补充了稳流实验. 展开更多

关键词 内燃机 进气涡流 数值仿真 稳流气道实验

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进口漩流对透平排汽缸内部流动的影响 被引量：9

6

作者 付经伦 陈川 刘建军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第z1期73-76,共4页

使用CFD软件CFX数值模拟了不同漩流条件下大功率汽轮机低压排汽系统实验模型内部的复杂三维流动,定义了衡量非轴对称流场周向不均匀程度的周向不均匀系数。通过对不同漩流条件下计算得到的总压损失系数、静压恢复系数、周向不均匀系数... 使用CFD软件CFX数值模拟了不同漩流条件下大功率汽轮机低压排汽系统实验模型内部的复杂三维流动,定义了衡量非轴对称流场周向不均匀程度的周向不均匀系数。通过对不同漩流条件下计算得到的总压损失系数、静压恢复系数、周向不均匀系数以及缸内流场的对比分析,发现来流在不同径向位置处的漩流角对排汽缸内流动有不同的影响,在此基础上提出了能改善排汽缸气动性能的来流切向气流角分布并进行了数值验证分析。 展开更多

关键词 透平排汽缸 进口漩流 非轴对称流动

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轴流透平与排汽系统间流场相互作用研究 被引量：6

7

作者 付经伦 周嗣京 刘建军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第4期567-572,共6页

为了研究轴流透平与非轴对称排汽系统流场间的相互作用,对带有单级透平的300/600 MW汽轮机排汽系统模型内流场进了模型实验,并用商用软件CFX数值计算了实验工况下带有全周叶栅通道的单级透平与排汽系统内的耦合流场.对比实验与数值模拟... 为了研究轴流透平与非轴对称排汽系统流场间的相互作用,对带有单级透平的300/600 MW汽轮机排汽系统模型内流场进了模型实验,并用商用软件CFX数值计算了实验工况下带有全周叶栅通道的单级透平与排汽系统内的耦合流场.对比实验与数值模拟结果,二者吻合较好.通过对实验和数值结果分析发现,排汽系统内的非轴对称流场使透平叶栅通道内流动沿周向发生变化,扩压器内出现大的流动分离,排汽系统内总压损失增大,静压恢复系数为负. 展开更多

关键词 非轴对称排汽系统 轴流透平 实验 数值研究

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基于虚拟仪器及PXI技术的传感器标定 被引量：5

8

作者 付经伦 周嗣京 刘建军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期223-225,共3页

为了借助虚拟仪器技术实现对叶轮机械各种测试技术的集成,本文将虚拟仪器及PXI技术运用于传感器的标定中。文中阐述了基于虚拟仪器及PXI技术的传感器静态特性标定系统的结构、标定方法、数据处理以及被标定传感器的静态特性指标,并与传... 为了借助虚拟仪器技术实现对叶轮机械各种测试技术的集成,本文将虚拟仪器及PXI技术运用于传感器的标定中。文中阐述了基于虚拟仪器及PXI技术的传感器静态特性标定系统的结构、标定方法、数据处理以及被标定传感器的静态特性指标,并与传统仪器组成的标定系统进行了比较。结果表明,基于虚拟仪器及PXI技术的传感器静态特性标定系统,比用其它手段更精确、快捷和方便,为虚拟仪器在叶轮机械试验测试中的进一步应用打下了基础。 展开更多

关键词 虚拟仪器 PXI技术 传感器静态特性 标定系统

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来流条件对排汽缸内非轴对称流动的影响 被引量：2

9

作者 付经伦 刘建军 《动力工程》 EI CSCD 北大核心 2007年第5期707-712,共6页

研究了大功率汽轮机低压缸排汽在不同气流角及不同总压分布下的流场,以模型为对象进行了三维流场的数值模拟。结果表明:排汽缸入口较大的旋流角会恶化排汽缸性能,而总压沿径向变化梯度为负时则有利于改善排汽缸气动性能。基于这一结果... 研究了大功率汽轮机低压缸排汽在不同气流角及不同总压分布下的流场,以模型为对象进行了三维流场的数值模拟。结果表明:排汽缸入口较大的旋流角会恶化排汽缸性能,而总压沿径向变化梯度为负时则有利于改善排汽缸气动性能。基于这一结果提出了通过改变总压分布抑制由于来流方向对排汽缸性能产生的负面影响的方法。 展开更多

关键词 能源与动力工程 汽轮机 排汽缸 数值模拟 来流条件

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汽轮机排汽系统优化设计与性能分析 被引量：6

10

作者 陈川 付经伦 刘建军 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1295-1298,共4页

本文将试验设计方法、响应面近似建模方法及优化算法与排汽系统参数化造型程序及CFD求解软件相结合,应用于汽轮机排汽系统优化设计与分析。并以300/600 MW汽轮机低压排汽系统模型为研究对象,在两种入口条件下应用该方法对其进行了气动... 本文将试验设计方法、响应面近似建模方法及优化算法与排汽系统参数化造型程序及CFD求解软件相结合,应用于汽轮机排汽系统优化设计与分析。并以300/600 MW汽轮机低压排汽系统模型为研究对象,在两种入口条件下应用该方法对其进行了气动优化设计。与原始排汽系统相比,优化后扩压性能有较大的改善,验证了本文提出的气动优化设计方法的有效性,同时表明排汽系统入口条件和几何参数都会影响优化结果。 展开更多

关键词 排汽系统 参数化造型 试验设计 响应面方法 入口条件 优化设计

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内燃机内流动的研究 被引量：9

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作者 李向荣 付经伦 马维忍 《车用发动机》 北大核心 2003年第1期1-5,共5页

较系统地从流动试验测试手段和装置、流动数值模拟3个方面叙述了目前该领域内研究的现状和发展趋势。对内燃机几种重要的流动形式的形成及其对内燃机性能的影响进行了归纳,特别是将燃油射流形成的流动作为重要的流动形式之一进行了论述... 较系统地从流动试验测试手段和装置、流动数值模拟3个方面叙述了目前该领域内研究的现状和发展趋势。对内燃机几种重要的流动形式的形成及其对内燃机性能的影响进行了归纳,特别是将燃油射流形成的流动作为重要的流动形式之一进行了论述;总结了内燃机流动试验研究的几种测试手段和装置;介绍了几种流动数值模拟软件及其特点。 展开更多

关键词 内燃机 性能 试验研究 流动形式 测试 数值模拟

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柴油机组合进气道布置位置优化研究 被引量：2

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作者 李向荣 姜庆强 付经伦 《车用发动机》 北大核心 2005年第4期55-58,共4页

针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优... 针对某型柴油机切向/螺旋组合进气道进气系统进行了稳态流场的数值模拟,分析了组合气道的流动特性,为进气道位置优化提供了依据;在不改变原机气道形状的基础上,通过稳流试验确定了最终进气道位置的优化方案,证实了流动数值模拟在气道优化中的指导作用。 展开更多

关键词 柴油机 进气涡流 数值模拟 稳流试验 进气道位置优化

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柴油机进气涡流旋流器的研究 被引量：1

13

作者 李向荣 付经伦 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期28-31,共4页

对直进气道柴油机诱导产生进气涡流新装置 (旋流器 )进行了结构设计 ,并对其性能进行了稳流气道试验、水模拟试验 PIV测试以及实际发动机装机试验。试验结果表明 ,该新装置可以在短直进气道柴油机上诱导产生中、低强度的进气涡流 ,改善... 对直进气道柴油机诱导产生进气涡流新装置 (旋流器 )进行了结构设计 ,并对其性能进行了稳流气道试验、水模拟试验 PIV测试以及实际发动机装机试验。试验结果表明 ,该新装置可以在短直进气道柴油机上诱导产生中、低强度的进气涡流 ,改善了混合与燃烧 。 展开更多

关键词 进气涡流 柴油机 进气道 燃烧 燃油消耗率 稳流 发动机 诱导 低强度 试验结果

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旋转气流的数值模拟及试验验证 被引量：1

14

作者 李向荣 李丽婷 付经伦 《车用发动机》 北大核心 2004年第6期22-25,共4页

用稳流气道试验台对切向引入式的标准旋流筒进行了稳流试验,并用CFD软件对旋流筒内的三维流场进行数值模拟。提出数值模拟与稳流试验对比的方法,验证了模拟的正确性。

关键词 旋转气流 数值模拟 稳流试验

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燃气轮机透平叶片流-热-固耦合分析及蠕变寿命预测 被引量：4

15

作者 肖力伟 刘建军 +3 位作者 李晨 安柏涛 付经伦 张晓东 《燃气轮机技术》 2018年第2期23-28,共6页

本文采用流-热-固耦合方法,对某燃气轮机透平动叶的流场、温度场以及应力分布进行了计算分析,并据此对叶片的蠕变寿命进行了计算,得到了蠕变寿命云图,发现该叶片的寿命最短点与温度最高点、应力最大点不在同一位置。相较于传统的选取温... 本文采用流-热-固耦合方法,对某燃气轮机透平动叶的流场、温度场以及应力分布进行了计算分析,并据此对叶片的蠕变寿命进行了计算,得到了蠕变寿命云图,发现该叶片的寿命最短点与温度最高点、应力最大点不在同一位置。相较于传统的选取温度最高和应力最大的节点作为危险点进行寿命分析的方法,对叶片所有节点进行寿命计算,形成寿命云图的方法,能更加直观准确地找到寿命最短的位置,从而更好地评估设计方案。 展开更多

关键词 流-热-固耦合 透平叶片 蠕变 寿命预测

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汽轮机轴封加热器换热性能计算 被引量：2

16

作者 梁岩芳 彭姝璇 +4 位作者 崔永军 罗建超 何垚年 白林超 付经伦 《发电技术》 CSCD 2023年第6期817-823,共7页

轴封加热器是汽轮机机组中的换热装置,对轴封系统的工作性能有重要的影响。提出一种在已知参数较少的情况下,通过迭代计算得出轴封加热器相关参数的计算方法,并与Aspen Plus软件计算得到的轴封加热器基本换热参数进行对比验证,误差在0.4... 轴封加热器是汽轮机机组中的换热装置,对轴封系统的工作性能有重要的影响。提出一种在已知参数较少的情况下,通过迭代计算得出轴封加热器相关参数的计算方法,并与Aspen Plus软件计算得到的轴封加热器基本换热参数进行对比验证,误差在0.4%以内,表明所提出的计算方法可靠性较高。以华能北京热电有限责任公司联合循环汽轮机组实际应用为例,使用该计算方法计算进口参数改变时的壳程出口液相、气相流量并建立进口参数波动与加热器换热参数间的关联模型,验证了该方法的有效性。 展开更多

关键词 汽轮机 轴封加热器 进口参数 迭代计算 关联模型

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大型航空构件专用热氢处理炉流-热-固耦合仿真分析 被引量：1

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作者 乔达 卞祥德 +3 位作者 付经伦 丁林超 王同 陆文林 《金属热处理》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期214-219,共6页

采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了... 采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000℃时,炉胆外壁面温度只有200~350℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。 展开更多

关键词 热氢处理炉 仿真分析 氢脆 热应力

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基于计算机视觉的三维重建技术在燃气轮机行业的应用及展望 被引量：4

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作者 孔祥玲 付经伦 《发电技术》 2021年第4期454-463,共10页

燃气轮机的整机性能及运行安全与其各部件的性能和工作状态密切相关,部件性能优劣和健康状态直接反映在表面的形貌上。因此,根据部件的形貌特征对其性能及健康状态进行判读,是评估燃机设计和健康状态的最为高效的方法,而三维重建技术是... 燃气轮机的整机性能及运行安全与其各部件的性能和工作状态密切相关,部件性能优劣和健康状态直接反映在表面的形貌上。因此,根据部件的形貌特征对其性能及健康状态进行判读,是评估燃机设计和健康状态的最为高效的方法,而三维重建技术是实现这一方法的关键技术。首先围绕基于计算机视觉的三维重建,系统地阐述了基于单目视觉、基于双目视觉及基于深度学习的三维重建技术及其发展现状;之后讨论了三维重建技术在燃气轮机行业的发展现状及可能的发展方向;最后,以燃气轮机透平叶片为对象,比较了基于阴影信息及多视图学习网络的三维重建效果并讨论了其各自的优缺点。 展开更多

关键词 燃气轮机 计算机视觉 三维重建 燃机设计 健康诊断

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基于时间序列图谱化的轴承故障诊断方法研究 被引量：1

19

作者 徐传超 刘月 付经伦 《计算机仿真》 北大核心 2022年第6期484-489,共6页

目前故障诊断问题常使用的人工智能方法是根据采集的传感器信号建立多维特征空间,然后基于经典机器学习方法对故障信号进行诊断。上述方法能够取得较为理想的诊断结果,但在连续时域应用上具有局限性。针对这个问题展开研究:基于轴承振... 目前故障诊断问题常使用的人工智能方法是根据采集的传感器信号建立多维特征空间,然后基于经典机器学习方法对故障信号进行诊断。上述方法能够取得较为理想的诊断结果,但在连续时域应用上具有局限性。针对这个问题展开研究:基于轴承振动数据集,通过对单一信号的不同时间序列引入GAF变换得到对应的特征图像数据集,采用CNN进行图像分类实现故障诊断,同时将随机森林、支持向量机和决策树作为对照方法进行分析。实验结果表明:在时间维度上,“GAF+CNN”方法具有一定的分类效果,其诊断准确率低于决策树,略低于随机森林,但优于支持向量机,说明在时间维度上进行特征提取和故障诊断具有可行性且能达到与对照方法相近的诊断效果。 展开更多

关键词 轴承故障诊断 时间序列图谱化 卷积神经网络分类 时域特征 机器学习分类

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雷诺数对微透平性能影响的数值模拟 被引量：1

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作者 奚忠 付经伦 +1 位作者 沈煜欣 刘建军 《燃气轮机技术》 2012年第4期29-33,共5页

在研究厘米级微型向心透平工作特性和结构特点的基础上,设计了7～8 kW级的厘米级微型向心透平。通过放大或缩小已设计的厘米级微透平来改变雷诺数,采用CFX软件对不同雷诺数的微透平在绝热情况下的特性进行了数值模拟。结果表明:雷诺数... 在研究厘米级微型向心透平工作特性和结构特点的基础上,设计了7～8 kW级的厘米级微型向心透平。通过放大或缩小已设计的厘米级微透平来改变雷诺数,采用CFX软件对不同雷诺数的微透平在绝热情况下的特性进行了数值模拟。结果表明:雷诺数对静压的影响主要发生在动叶,且集中在动叶的前缘和吸力面。雷诺数减小使得马赫数分布图中尾迹相应变厚,且透平级的总总效率随着雷诺数减小而有所降低。 展开更多

关键词 微透平 数值模拟 雷诺数 等熵效率

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