燃氣輪機渦旋管式進氣濾清器性能研究.pdf

1、燃氣輪機對進氣質量的要求很高，低質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。渦旋管式進氣濾清器是一種軸流導葉式旋風分離器，它是一種相對較新型的軸流旋風分離器，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。國內外對渦旋管研究的公開文獻較少，還沒有詳細考察各結構參數(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構原理出發(fā)，設計了一種小長徑比、低阻力、高效率的渦旋管結構。應用正交設計科學合理地設計研究方案，應用數(shù)值模擬和實驗相結合的方法對所設計的渦旋管進行研究，引入二次響應曲面法對數(shù)據(jù)進行深入分析。本文主要進行的研究如下:
　　1.軸流導葉式旋風分離器阻力特性數(shù)值模擬方法的研究。選取適當?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、旋風子進行數(shù)值模擬，得到旋風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。
　　2.渦旋管性能的數(shù)值模擬研究。設計小長徑比、低阻力的渦旋管結構，應用正交表安排渦旋管的不同結構參數(shù)組合，以數(shù)值模擬的方法研究了主要結構參數(shù)對渦旋管性能的影響;應用二次響應曲面法對數(shù)據(jù)深入分析，得到渦旋管的性能參數(shù)與無量綱結構參數(shù)之間的數(shù)學模型，模型復相關系數(shù)達到0.98以上，具有較高的擬合精度，為渦旋管的最優(yōu)化設計提供依據(jù)。

4、　　3.渦旋管的優(yōu)化設計。利用渦旋管性能的數(shù)學模型，考慮阻力和效率的最佳匹配，設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)化渦旋管的實驗模型，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，進而得到預測