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船用燃气轮机波瓣引射器结构优化研究
| 论文题名： | 船用燃气轮机波瓣引射器结构优化研究 |
| 关键词： | 船用燃气轮机;波瓣引射器;数值模拟;结构优化 |
| 摘要： | 基于波瓣引射器在船舶上研究较少的现状，本文对船用燃气轮机波瓣引射器进行数值模拟研究。分析了波瓣引射器结构参数对排气引射系统性能影响，并通过响应曲面分析优化出性能优良的船用波瓣引射器，为今后排气引射系统的改进提供参考。主要研究结论如下: 借助国外的圆形截面弯管引射器的实验数据，对本文所采用的数值模拟方法进行了验证。针对原模型左侧混合间隙较小的缺陷，改变了喷口的位置，增大了左侧的混合间隙。通过分析波瓣引射器出口流场，发现波瓣引射器出口处会形成大尺度的二次环流，这些二次环流分布在每个波瓣两侧处，其尺度与波瓣高度有关，对排气引射系统的引射系数具有重要的影响。 通过改变波瓣数、波瓣长度、波瓣宽度、波瓣内缩角度以及波瓣外扩角度，分析了五种结构参数变化对波瓣引射器性能的影响。研究结果表明:引射系数、速度混合度以及背压系数与波瓣数负相关;引射系数、速度混合度以及背压系数与波瓣长度正相关;引射系数、速度混合度与波瓣宽度负相关，背压系数与波瓣宽度正相关;引射系数、背压系数与波瓣内缩角度正相关，速度混合度与波瓣内缩角度负相关;引射系数、背压系数与波瓣外扩角度负相关，速度混合度与波瓣外扩角度正相关。 最后，基于单因素变化对波瓣引射器性能的影响规律，采用响应曲面法对波瓣引射器进行两两因素分析，优化得出性能优良的波瓣引射器。优化波瓣引射器的引射系数相对于原模型增大5％左右，背压系数相对于原模型增大0.7左右，工况1下箱体内温度相对于原模型降低3.98K。此外，优化波瓣引射器的引射系数、速度混合度、背压系数以及对舱室的冷却性能均优于缩口引射器。 |
| 作者： | 黄家璐 |
| 专业： | 动力工程及工程热物理 |
| 导师： | 栾一刚 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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