船用燃气轮机进气系统气动性能数值模拟.pdf

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1、。76。造船技术2016年第5期(总第333期)船用燃气轮机进气系统气动性能数值模拟陈昌荣，关国伟，甘作为(渤海装备公司研究院海工装备分院，辽宁盘锦124010)摘要为了保证燃气轮机运行过程中流经进气稳压室的气流应尽量均匀，以免造成压气机的喘振和整个动力装置性能的不稳定，建立三种不同模型，分别对其进行数值模拟，从阻力特性和速度均匀性两方面分析是否影响进气系统的流场。结果表明：速度随进气的推进呈现逐渐增大的趋势。滤器的布置对进气系统的阻力特性有较大影响。关键词数值模拟燃气轮机稳压室中图分类号U664文献标志码ANumericalSimulationoftheAerodyna

2、micPerformanceofMarineGasTurbineIntakeSystemCHENChang—rong，GUANGuo—wei，GanZuo—wei(OceanEngineeringEquipmentBranch，BohaiEquipmentResearchInstitute，PanjinLiaoning1240lo，China)AbstractInordertoensuretheairflowsthroughtheintakeplenumchamberasuniformaspossibleduringrunningprocessofthegasturbin

3、e，andtOavoidtheinstabilityofcompres—sorsurgeandthedynamicperformanceofthedevice，threekindsofdifferentmodelswerees—tablished．andthenumericalsimulationwascarriedout．Theflowfieldintheinletsystemwasanalyzedfromtwoaspectsoftheresistancecharacteristicandthevelocityuniformity．There—sultsshowthat

4、thevelocityincreaseswiththeairintake．Thearrangementofthefilterhasagreatinfluenceontheresistancecharacteristicoftheintakesystem．KeywordsNumericalsimulationGasturbineIntakeplenum0引言在现代军舰动力方案的选择上，燃气轮机的主要竞争对手是舰用柴油机和舰用蒸汽轮机，但由于燃气轮机与军舰动力系统性能要求更为吻合，故成为了各个军舰动力系统发展的唯一选择。燃气轮机的功率密度极大、启动速度快、噪声低频分量很低，这

5、就使得燃气轮机使用范围日益扩大。但高性能船舶燃气轮机进气流量较大。假如进气流场中的气流流场发生突变会使压气机效率降作者简介：陈昌荣(1986一)，男，工程师，主要从事船舶与海洋工程总体设计研究。低，并且喘振裕度会一定程度地影响到燃机的稳定工作，所以大多数燃机对进气气流的均匀度要求会很严格。通常情况下需在燃机进气口前端加装进气稳压室，对其中迸气流场中的气流进行疏通和组织，从而使燃机能在任何工况下都可以稳定地工作。可船舶甲板布局会对其产生限制，进气稳压室的稳压空问会很有限。为了在有限的空间中让进气系统能够拥有良好的气动性能，必须进行进气流场的数值模拟计算以及优化的设计和研究，

6、从而为船舶的设计提供理论依据。1数学模型与边界条件1．1可压缩粘性流动的Navier-Stokes方程陈昌荣．等：船用燃气轮机进气系统气动性能数值模拟’77。守恒型的质量、动量和能量方程为稳压室主体长×宽×高：5000minx6000mm挲+v·(一)一0(1)丢(Pr)+V·(1D：)一V·(一pI+r)(2)毫(PE)+V·(声E)一V·[(一pI+r)·寸]一V·_+q(3)1．2湍流模型标准k一￡模型。在标准k一￡方程中，k和s是两个基本未知量，与之相对应的运输方程为n妇掣t+掣一爿(∥+等)差]aazaz．I＼‘’盯￡faz，I+G女+(五一10￡一YM+S々(

7、4)掣t+掣一爿(卢+等)毒]aaziaz，I＼‘盯；』刁zf+G1e}(G^+cssG6)一C2e10≥+Se(5)庀尼式中：G为湍动能k生成的项；G6为湍动能k生成的项；yM为可压湍流脉动扩张进行的贡献；C1。c2。和C3。为经验常数；吼和嚷分别为与湍动能k和耗散率￡对应的Prandtl数；S和S￡为用户自己定义的原项。1．3控制方程离散有限体积法关键的方法就是将控制微分方程式在控制容积内进行积分，即，掣dV+胁胛训V—Idiv(P·gradq))dV+IsfdV(6)古0关于瞬间变化状态的问题，我们需要对时间间隔△t进行