2021年第36卷第10期文章目次

2021, 36(10):1.

[摘要](146) [HTML](0) [PDF 3.81 M](190)

摘要:
基于颗粒速度、温度、粘度和组分之间的函数关系以及与壁面的碰撞、反弹、粘附和去除机制，建立了CMAS(CaOMgOAl2O3SiO2)颗粒在涡轮叶片表面沉积的数学模型，研究了不同吹风比0≤M≤2和粒径下气膜冷却共轭传热性能对气膜冷却有效度、CMAS沉积效率和沉积规律的影响规律。结果表明：当吹风比为0≤M≤2时考虑共轭传热的平均气膜冷却有效度随吹风比非线性增大，M>1.5时气膜孔下游出现明显的对转涡对和冷却剂射流分离；气膜孔出口存在被CMAS堵塞的潜在风险，小吹风比时气膜孔被严重堵塞，大吹风比时气膜孔间以及下游气膜覆盖间隙处形成典型的扇形周期性沉积“犁沟”，CMAS沉积效率随吹风比的增大而减小；分析工况下，随着粒径增大沉积效率显著降低，粒径为4 μm时沉积效率最大，可达28.5%。

2 双层壁叶片的模型化方法与冷却设计流程研究

章锁诚，夏硕成，迟重然，臧述升

2021, 36(10):11.

[摘要](418) [HTML](0) [PDF 2.52 M](204)

摘要:
提出了一种适用于双层壁叶片的冷却设计流程。沿叶片的叶高和流向抽象提取出简单冷却单元，对其建立一维管网模型并进行多次管网计算，得出各个单元最优的冷却结构方案。将设计好的冷却单元映射回实际叶片中，并对叶片建立一维管网模型，经过多次冷却结构调整与计算迭代，得到叶片初步的冷却结构。对该叶片进行三维气热耦合计算，只需要局部冷却结构微调和少量的CFD计算，就可以得出最终的冷却设计方案。最终设计的叶片CFD计算得到的平均温度为1 049 K，总冷气量为0.288 kg/s，与管网计算结果1 059 K和0.337 kg/s相近。该设计流程方法简便，准确性高，人工工作量和仿真计算量小，优于传统的涡轮冷却设计流程。

3 涡轮导叶冷却结构设计及性能分析

李守祚，罗磊，王松涛

2021, 36(10):18.

[摘要](26) [HTML](0) [PDF 3.08 M](209)

摘要:
按照涡轮传热分层设计流程，对某型燃气轮机高压涡轮导叶进行了冷却结构设计。利用管网设计方法快速得到符合设计要求的基本冷却结构，采用UG建模与自编程序相结合快速生成实体模型，并选取两种典型冷却方案进行全三维气热耦合计算。计算结果表明：两种冷却方案总冷气量基本相同时，前腔冷气流量更大的方案2满足设计要求，其前腔无量纲流量为0.052 7，后腔无量纲流量为0.049 4，叶片表面无量纲平均温度为0.666 7，无量纲最大温度为0.737 1；增大吸力面“簸箕”形状气膜孔的冷气流量，可以有效降低吸力面中后部高温区域的温度；利用管网设计可以快速搜寻合理的冷却结构方案，该设计方法显著地缩短了设计周期。

4 基于流热耦合的燃气轮机透平叶顶冷却设计

何磊，李月茹，竺晓程，杜朝辉

2021, 36(10):27.

[摘要](180) [HTML](0) [PDF 2.13 M](172)

摘要:
燃气轮机透平叶顶区域存在复杂的流动和换热问题，承受很高的热负荷。为了降低透平动叶叶顶温度，在透平叶顶现有结构的基础上提出气膜冷却和气膜+内冷通道冷却两种叶顶冷却方案，并通过流热耦合计算分析冷却升级前后叶顶区域的换热和流动特性。研究发现：叶顶气膜冷却方案可有效降低叶顶温度，特别是叶顶前缘至中弦区域；而气膜＋内冷通道冷却方案基于外部气膜冷却，结合内部冷却通道设计，可进一步降低叶顶尾缘的温度；与原型叶片相比，气膜+内部冷气通道的复合冷却设计可以使叶顶尾缘最高温度降低24 K。

5 考虑非定常效应的离心喷嘴初始雾化特征研究

王铮钧，张漫，靳朝阳，葛冰

2021, 36(10):33.

[摘要](21) [HTML](0) [PDF 2.16 M](148)

摘要:
为研究燃油流量瞬时变化时离心喷嘴的初始雾化特征，以高频激光和高速相机作为测试系统，以柱塞泵提供流量激励作为非定常输入进行了试验研究。研究表明：离心喷嘴初始雾化的初始液膜段流动稳定，基本无扰动；无流量激励下的液膜扰动段和初始雾化终点存在较明显的波动特征；在29.2%流量激励下的试验结果表明，流量激励不影响初始液膜的流动，但会导致初始雾化终点以1.8 mm的幅值和21 Hz的主频率呈周期性变化。

6 姊妹孔旋流气膜冷却的流动传热特性研究

陆松兵，牛夕莹，姜玉廷，刘宇

2021, 36(10):39.

[摘要](497) [HTML](0) [PDF 3.13 M](167)

摘要:
为了研究旋流进气条件下姊妹孔副孔的排列方式和冲击孔角度在不同吹风比下对旋流气膜冷却效果的影响规律，采用旋流冷气腔，按上述两因素建立7个模型，并在6个吹风比下对各模型采用传质传热类比方式进行数值模拟计算。研究结果表明：在吹风比较小时，各模型冷气射流的贴壁性都较好，且各模型的冷却效率相差不大，但是随着吹风比的增大，各模型的冷却效率都有所下降；采用30°冲击孔针对姊妹孔副孔排列方式，两副孔轴线与主孔轴线距离L1，L2均为0.75D的模型1在6个不同的吹风比下都能取到最高的面平均冷却效率；冲击孔角度对气膜冷却效果的影响在不同吹风比下存在较大差异，在吹风比M为0.3～1.0时采用30°与50°的冲击孔都能得到较好的冷却效果，但当吹风比增大到1.25～1.5时，采用30°冲击孔能获得更好的冷却效果。

7 旋流角度对燃料掺混特性影响研究

谢岩，梁红侠，索建秦，冉军辉

2021, 36(10):48.

[摘要](28) [HTML](0) [PDF 2.42 M](170)

摘要:
为了研究工业燃气轮机燃烧室旋流器旋流角度对燃料/空气混合均匀度以及NOx排放的影响,针对某型燃烧室的中心分级双级轴向旋流器，应用Fluent软件，选择Realizable k-ε和Species Transport模型，在燃气轮机的设计工况下对不同旋流角度回流区形态、甲烷的体积分数分布、温度场和污染物的排放进行了数值模拟。研究表明：随着内旋流角度从30°增加到50°，燃烧室内流场形成的回流区尺寸有减小的趋势，燃料的分布趋于均匀，主燃区最高温度从2 304 K降低到2 180 K， NOx排放呈先增大后减少的趋势，旋流角度为50°时NOx排放质量浓度为501.045 mg/m3。

8 基于响应面的涡轮交叉肋气动和传热特性研究

臧恒波，张龙，邓庆锋

2021, 36(10):55.

[摘要](345) [HTML](0) [PDF 2.69 M](152)

摘要:
提高涡轮进口温度是有效提升燃机热效率的重要途径，交叉肋冷却结构因其冷却效率高、冷却气体用量少的特点受到广泛关注。本文按照采用响应面设计方法得到的曲面优化设计方案，对某型涡轮叶片局部交叉肋冷却结构流道进行数值模拟，分析了肋宽与肋间距以及肋片倾斜角度对交叉肋通道换热与流阻特性的影响，结果表明：肋倾角小，肋宽与肋间距之比大，雷诺数小的方案换热能力更强，雷诺数高的方案的阻力损失更大；肋倾角大，肋宽与肋间距之比小，雷诺数小的方案综合换热效果更好。此外，结合响应面方法获得了该局部位置交叉肋的气动和传热性能的预测公式。三组回归预测方程的预测值与数值模拟值的平均误差分别为3.7%、6.5%、4.6%，一定程度上为后续交叉肋结构的优化设计奠定了基础。

9 基于参数化造型的气膜冷却优化方法

徐虎，王佳宾，董平

2021, 36(10):63.

[摘要](17) [HTML](0) [PDF 2.23 M](151)

摘要:
为了探究气膜冷却的优化设计方法，研究并搭建了气膜冷却优化设计平台。利用该优化设计平台能够实现气膜冷却结构的参数化设计、网格自动生成、自动CFD计算及后处理和自动优化寻优过程。同时在该优化平台下，利用试验设计(DOE)方法挑选出了对目标函数影响最大的几个变量。最后利用该优化平台，实现了对某型高压涡轮第一级导叶前缘气膜孔的单目标优化，优化后叶片综合平均冷却效率提高了18.8%，叶片前缘的平均温度降低了40 K。

10 高压涡轮叶身/端壁融合技术研究

王佳宾，周成林，徐虎，董平

2021, 36(10):70.

[摘要](531) [HTML](0) [PDF 2.30 M](169)

摘要:
为解决燃气轮机涡轮在端区二次流动造成的流动损失，对叶身/端壁融合(Blended Blade and End Wall，BBEW)技术在涡轮气动优化中的有效性进行研究，以E3模型高压涡轮第一级叶栅为研究对象，对涡轮叶片吸力面下端壁进行不同形式的叶身/端壁融合造型。设置入口总温为709 K，总压为344.74 kPa。通过数值模拟研究叶身/端壁融合技术在降低端壁气动损失及提高涡轮级效率和做功能力方面的贡献。研究结果表明：融合技术的应用能够有效减少端区局部流动损失，提升涡轮级做功能力，但同时会增加最大融合圆角半径位置处的流动损失；当静叶最大融合圆角相对半径和相对轴向弦长位置分别为0.16和0.47时，涡轮得到最佳的整体提升效果，此时等熵效率提高了0.010 %，比功率提升了0.141%。

11 叶片安装角对离心压气机扩压器气动性能及失速机理影响研究

胡晨星，耿开贺，张成，杨策

2021, 36(10):77.

[摘要](293) [HTML](0) [PDF 2.88 M](155)

摘要:
为了研究离心压气机扩压器异常叶片对于失速现象的诱发效果，以带有叶扩压器的高速离心压气机为研究对象，通过整体或局部改变扩压器叶片安装角，开展非定常数值模拟研究并与实验结果对比验证，研究叶片安装角改变对离心压气机性能、动态特性以及失速机理的影响规律。研究表明：整体负方向旋转叶片安装角会促使扩压器更加不稳定，旋转角度从-5°到5°，最高效率点对应的质量流量逐渐增大。其中安装角偏转+5°扩压器叶片前缘靠近轮缘壁面发生流动分离，诱使无叶区间产生回流；而偏转-5°扩压器轮毂附近的流动分离主要发生在尾缘，造成扩压器叶片吸力面附近产生大范围回流。单个叶片安装角发生较大偏转(大于10°)时，扩压器比叶轮更早进入失速状态，且失速的机制可能会随着安装角偏移的增大发生改变。

12 1.5级变几何涡轮非定常流动特性研究

霍东晨，马国骏，宋义康，高杰

2021, 36(10):85.

[摘要](470) [HTML](0) [PDF 4.45 M](150)

摘要:
可转导叶由于端部间隙和转轴的存在，会产生复杂的二次流动。本文对LISA涡轮进行变几何改型，采用几何约化法对该1.5级变几何涡轮进行数值模拟，详细探究了可转导叶间隙高度对可转导叶（S1）涡系的流动细节和载荷的影响，并深入研究其非定常流动对下游叶排的干涉及二次流输运过程的影响。计算结果表明：泄漏涡（LV）、角涡（CV）和通道涡（PV）共同组成了可转导叶的涡系；可转导叶端部间隙高度影响流动损失和级效率大小，设计间隙下该变几何涡轮S1时均总压损失系数Y为10.32%，涡轮时均总总效率ηtt为82.26%；可转导叶的尾缘泄漏涡使第1级动叶（R1）流动产生强非定常性；可转导叶的尾缘泄漏涡和R1泄漏涡、壁面涡是造成第2级静叶（S2）流动非定常性的主要因素。

13 船用燃气轮机低压压气机改型设计研究

侯亚欣，徐宁，任兰学，姜斌

2021, 36(10):98.

[摘要](51) [HTML](0) [PDF 2.37 M](170)

摘要:
为了保证船用8级低压压气机在低工况稳定性不降低的前提下，同时提高设计点效率，通过数值模拟的方法研究展弦比优化对压气机设计点效率的影响。分析结果表明：展弦比的选取会影响主流区的流动损失和端壁二次流损失，进而影响压气机性能。优化了多级压气机后面级展弦比，将设计点效率提高了0.42%。同时，通过优化可转导叶偏转角度，确保了60%转速的喘振裕度不降低。

14 不同吞雨形式下压气机特性数值模拟

刘奥铖，郑群，王静宜，罗铭聪

2021, 36(10):105.

[摘要](95) [HTML](0) [PDF 2.82 M](156)

摘要:
为研究不同吞雨条件下雨滴的运动形式以及各级压气机的性能变化特点，以某三级压气机为研究对象，使用CFX软件进行数值模拟，选择k-ε湍流模型，针对压气机干压缩、整周均匀吞雨和周向非均匀吞雨3种不同工况，对比分析雨水对压气机流场和性能的影响机理。结果表明：雨滴和空气之间的粘性力引起的额外流动损失以及雨滴的蒸发效果在各级压气机内存在差异，雨水在进口局部区域浓度较大将导致流场沿周向分布不均匀；相比于均匀吞雨，多级压气机非均匀吞雨工况下整机性能下降幅度增大，稳定工作范围进一步减小；雨滴的蒸发强度沿流动方向逐渐增大，因此前两级工作特性变化情况与整机较为一致，而第3级在部分工况点的效率略有升高。

15 三维低雷诺数叶片参数化方法研究

张书义，杨波，任兰学，王琦

2021, 36(10):113.

[摘要](18) [HTML](0) [PDF 2.10 M](184)

摘要:
叶片参数化是叶轮机械气动优化过程中十分重要的一个环节，它决定着叶片的气动优化空间。传统叶片是通过叶片几何或特征来实现参数化，很少利用气动参数来实现。为了解决该问题，提出一种基于气动参数的三维叶片参数化方法，该方法通过经验公式将气动参数引入叶片参数化过程，并利用几个重要截面中的两条重要特征曲线（中弧线和厚度分布曲线）实现叶片重构。通过对实际叶片进行参数化可以发现：参数化后叶片与原始叶片之间的几何相对误差最大不超过0.01；两者表面压力系数变化趋势基本一致。因此，该方法不仅能够准确描述三维叶片形状，还将气动参数直接设置为优化控制变量，从而有利于优化效率的提高。

16 单级离心压气机气动性能预测与优化设计

王忠义，李佳鹏，王艳华，周少伟

2021, 36(10):119.

[摘要](157) [HTML](0) [PDF 2.36 M](163)

摘要:
为了提升低转速工况下压气机的气动性能，采用人工神经网络与遗传算法相结合的优化方法对某单级离心压气机离心叶轮的弯特性进行优化计算。利用NUMECA软件对该离心压气机进行了不同转速的数值模拟，得到压气机不同工况下的气动性能。通过设置不同控制参数和曲线形式对离心叶轮叶片进行参数化拟合，以8个改变叶片弯特性的参数为自由参数进行了叶型优化设计，最终得到了优化后的叶轮叶片。结果表明:优化后在低转速的设计工况下离心压气机压比增加了4.69%，稳定裕度拓宽了17.41%。

17 变几何涡轮可调叶栅过渡态特性研究

李彦静，杜玉锋，宋义康，高杰

2021, 36(10):126.

[摘要](63) [HTML](0) [PDF 3.34 M](177)

摘要:
变几何涡轮使发动机在变工况下的性能得到提升，为了更透彻地了解变几何涡轮导叶转动过程中参数的变化情况，通过数值模拟及试验方法探究可调叶栅过渡态特性。将变几何涡轮导叶进行调节，导叶调大范围为0°~6°，导叶调小范围为0°~-5°，观察过渡态参数变化规律。试验研究表明：导叶在调大及调小过程中，导叶出口质量流量、绝对气流角和绝对马赫数随转角接近线性变化，导叶出口总压损失系数和熵增接近抛物线变化；导叶从0°向-5°转动过程绝对出口马赫数减小了2.2%，总压损失系数增加了37.3%；导叶从0°向6°转动过程中，导叶出口马赫数增加了1.5%，导叶出口总压损失系数减小了15.8%；在导叶转角和二次流改变的影响下，吸力侧和压力侧来流在导叶尾缘后掺混改变，沿叶高分布的出口绝对气流角不同程度地偏离几何出口角；导叶转角调大，上部通道涡沿叶高上移，泄漏涡和通道涡相互削弱，总压损失系数减小。

18 排气蜗壳与轴流涡轮相互作用的气动性能研究进展

陶春德，高杰，牛夕莹，霍东晨

2021, 36(10):136.

[摘要](216) [HTML](0) [PDF 4.23 M](146)

摘要:
排气蜗壳是连接燃气轮机末级涡轮与大气的关键部件，同时也是进一步提高动力装置输出功率最有潜力的部件之一，其与上游末级轴流涡轮因紧密耦合而产生的流动复杂性和非定常性可对涡轮和排气蜗壳的气动性能产生较大影响。国内外研究大多集中于单独的排气蜗壳性能和优化，而对排气蜗壳与轴流涡轮之间耦合的相互作用研究很少。本文主要从排气蜗壳内流动和损失机理、涡轮和排气蜗壳之间流动的相互作用以及排气蜗壳和轴流涡轮耦合的数值研究方法等方面对排气蜗壳内部流场分布及其与轴流涡轮流动相互作用的气动性能研究进展进行综述，重点梳理了二者流动的相互作用以及相关研究方法。最后，对排气蜗壳与轴流涡轮气动性能耦合研究的未来研究重点和发展趋势进行了展望。

19 氦气离心压气机高压比设计研究

王少良，刘博，岳国强，姜玉廷

2021, 36(10):147.

[摘要](35) [HTML](0) [PDF 2.57 M](138)

摘要:
氦气离心压气机是预冷发动机氦回路的核心部件，但国内对氦气离心压气机的相关探究较少。为探究氦气离心压气机的压比设计方法，从离心压气机进口和出口速度三角形的角度，分析了出口安装角、滑移因子以及进气负预旋对叶轮做功的影响。提出了基于低出口安装角、高滑移因子和进气负预旋的高压比设计方法。根据此方法设计出了总压比为2.521、等熵效率为83.2%、喘振裕度为18.55%的氦气离心压气机，并通过数值模拟的方法对此压气机的气动特性以及流场进行了分析，证明了高压比设计方法的可行性。

20 氦氙混合工质轴流涡轮设计与激波控制研究

杜磊，林洪飞，姜玉廷，郑群

2021, 36(10):155.

[摘要](386) [HTML](0) [PDF 2.31 M](157)

摘要:
基于氦氙混合工质特性，利用Axial软件对比了不同载荷系数和流量系数情况下涡轮的效率，在载荷系数和流量系数分别为1.8和0.6的情况下涡轮效率较高。在此条件下利用AxCent软件对轴流涡轮进行了三维叶片造型。在ANSYS CFX软件中选用SST湍流模型，在给定的工况下对设计好的叶片采用数值模拟方法分析尾缘折转角、尾缘楔角及安装角对激波损失的影响。研究表明：尾缘折转角在5.5°~6.5°之间，尾缘楔角在11°~13°范围内激波损失最低；安装角在43°~48°之间，随着安装角的增大会使激波损失降低；同时，对原始叶型的优化表明，吸力面改进为直线型并且增大压力面曲率会降低激波损失。

21 SCO2布雷顿循环发电系统与性能的综合分析比较

姚佳成，赵兵涛，杨其国，袁书生

2021, 36(10):162.

[摘要](503) [HTML](0) [PDF 3.19 M](179)

摘要:
基于布雷顿循环的原理与特点，对典型循环结构的动力部件与换热部件布局的效率和功率性能进行了比较，分析了运行参数对循环效率的影响规律，同时进一步阐述了关键循环动力部件（叶轮机械包括压缩机与透平）与换热部件（热交换器）的综合技术性能及部件选择的差异性。研究表明:实验中循环操作参数取最低温度为32 ℃、最高温度为342 ℃、压比为1.65时，循环效率可达31.5%；最低循环温度下降和最高循环温度升高有利于改善循环效率，并且对于复杂循环一般存在最佳压比；根据循环输出功率大小,叶轮机械一般采用径流（<10 MW时）或轴流结构（≥10 MW时）；与常规换热器相比，印刷电路板式换热器具有更为紧凑的结构和高效的换热性能。

22 燃气轮机滚动轴承故障及振动传递特性研究

徐科繁，张广辉，刘占生，刘勋

2021, 36(10):171.

[摘要](34) [HTML](0) [PDF 2.89 M](156)

摘要:
针对燃气轮机动力涡轮转子系统中滚动轴承故障高发的问题，基于赫兹接触理论建立了滚动轴承故障激励力模型，并验证了其准确性。基于有限元法建立了转子-轴承-机匣-固定平台整机模型以揭示振动传递特性。频域分析结果表明：单故障条件下不平衡激励力与滚动轴承故障激励力是单向耦合的关系；双故障条件下，若故障点直径相同，加速度信号中滚子故障主要频率对应的加速度幅值最大，外圈故障主要频率对应的加速度幅值最小。

23 EFPI-FBG复合光纤传感器高温大应变试验研究

陈珊，李政颖，孙景国，温志勋

2021, 36(10):179.

[摘要](451) [HTML](0) [PDF 2.76 M](139)

摘要:
由于缺乏航空发动机/燃气轮机服役环境下叶片温度、应变有效性检测的技术与装置，所以工作叶片的温度环境、载荷环境和应变分布等关键数据的缺失是故障检修工作中的最大困难之一。采用非本征型法布里-珀罗(Extrinsic FarbyPerot Interferometric,EFPI)与光纤光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)传感技术，研制了一种基于单模光纤的EFPIFBG复合光纤传感器及其解调设备。通过搭建高温拉伸试验平台，开展了基于DZ125材料试件的复合光纤传感器高温、大应变测量的性能测试。试验结果表明：复合光纤传感器的工作温度范围为26 ℃~1 100 ℃，温度测量精度不超过全量程的5%，分辨率为0.066 ℃；F-P传感器的应变测量范围为0~19 468 με，在1 100 ℃下的相对误差为1.96%，分辨率为0.053 με。

24 某型燃气轮机试验台进气盐雾系统设计及试验验证研究

魏昌淼，唐祖定，马正军，范阔

2021, 36(10):193.

[摘要](373) [HTML](0) [PDF 1.44 M](169)

摘要:
为满足燃气轮机试验台配置模拟海洋大气环境装置的需求，设计了试验台盐雾系统。该系统通过蠕动泵输送燃气轮机各工况所需要的盐溶液，盐溶液输送至雾化器内雾化后形成盐雾，盐雾在燃气轮机进气道中与燃气轮机吸入的空气混合后进入压气机。在20%，35%，50%，60%，80%和100%等额定功率工况下对压气机进口空气含盐质量分数进行测量计算，压气机进气含盐质量分数均约为0.01×10-6，验证了系统满足燃气轮机全功率工况空气含盐质量分数的模拟要求。

25 基于精细化模型的燃气轮机启动过程建模及半物理仿真验证

汤鑫宇，胡振超，陈金伟，张会生

2021, 36(10):197.

[摘要](108) [HTML](0) [PDF 2.42 M](161)

摘要:
针对燃气轮机启动特性的研究中较少考虑关键辅助系统的影响，以某型号F级燃气轮机为研究对象，建立了一个包括本体系统、进排气系统、冷却空气、防喘放风、静态变频器和阀门执行机构等在内的精细化启动过程仿真模型。对该模型进行设计点工况验证，最大误差能控制在0.15%以内。通过dSPACE系统与实际电厂控制逻辑相连，构建半物理联合仿真平台。对燃机模型在启动瞬态过程的特性进行仿真分析，并与实际电厂运行数据对比，最大偏差发生在刚点火之后，其中转速偏差为11 r/min，压气机出口压力偏差为6 kPa透平排气温度偏差为9 ℃。

26 基于改进牛顿法的燃-燃联合动力装置建模方法研究

王志涛，李健，李淑英，李铁磊

2021, 36(10):204.

[摘要](15) [HTML](0) [PDF 2.43 M](154)

摘要:
燃-燃联合动力装置(COGAG)以其功率密度大、机动性好等优势，在船舶动力领域展现了很好的发展前景。对燃-燃联合动力装置的部件进行了模块化建模，为提高模型的计算效率和收敛性，对传统的牛顿拉普森（NewtonRapson）迭代法进行改进，建立了COGAG稳态模型。利用四阶龙格库塔法建立动态模型，在python仿真环境下对建模方法进行了仿真验证。仿真结果表明：提出的基于改进牛顿法的燃-燃联合动力装置的建模方法可以实现系统的稳态和动态运行过程，提高了模型稳态计算的收敛速度，为联合动力装置的响应特性研究和控制器的设计提供了模型基础。

27 基于模糊PID的微型燃气轮机发电机组控制性能研究

曾维伦，王旭升，吕小静，翁一武

2021, 36(10):212.

[摘要](22) [HTML](0) [PDF 3.10 M](165)

摘要:
以30 kW燃气轮机发电机组为研究对象，基于MATLAB/Simulink平台搭建了微型燃气轮机发电机组各部件及系统仿真模型，研究了微型燃气轮机、发电机和电力变换装置的控制策略。考虑了电力变换过程的损耗影响，设计了微型燃气轮机发电机组的“机-网”功率匹配控制策略。研究了负荷大幅度阶跃突变时“机-电”动态变换规律和功率匹配特征，采用模糊PID控制改善了机组的动态响应特性。结果表明：燃气轮机负载从30 kW突降至15 kW的过程中，模糊PID控制体现出较好的控制性能。相比常规PID控制机组的暂态过程震荡幅度明显减小，其发电功率的稳定速度提高了24.5%，电功率的超调减小9.6%，转速变化更加平缓，透平入口温度的震荡幅度减小20.7%，机组功率因数的恢复速度提高36.0%。

28 增材制造技术在F级燃气轮机燃烧器开发中的应用

颜伟，汝东，陈明敏

2021, 36(10):222.

[摘要](152) [HTML](0) [PDF 2.09 M](159)

摘要:
为了缩短重型燃气轮机燃烧器修复和低氮燃烧技术开发周期，打破F级重型燃气轮机热部件制造技术壁垒，基于增材制造技术，开发出了一套完整的F级燃气轮机燃烧器加工工艺，成功实现了标准产品旋流器的试制。在此基础上，利用增材制造技术生产的燃烧器，完成了在役燃气轮机燃烧器的服务修复；在新型低氮燃烧技术开发中成功试制出多款自主开发的新型低氮燃烧器，并通过了全温、全压、全尺寸实验验证；批量生产了产品级新型低氮燃烧器，贯通了F级重型燃气轮机燃烧器从设计开发到工艺开发的全部流程。实践表明，运用增材制造技术可助力企业在燃气轮机服务、研发和生产等方面实现快速创新。

29 基于AFOA-BP神经网络的燃气轮机研制风险预测

谢雨诗，何丽娜，徐文燕，明新国

2021, 36(10):228.

[摘要](80) [HTML](0) [PDF 2.32 M](157)

摘要:
为提高燃气轮机研制过程中的风险管理能力，针对果蝇算法（Fruit Fly Optimization Algorithm，FOA）及BP神经网络的缺陷，构建了自适应果蝇算法（Adaptive Fruit Fly Optimization Algorithm，AFOA），提出基于自适应果蝇算法优化BP神经网络的风险预测模型，利用自适应果蝇算法优化BP神经网络的阈值和权值。挖掘燃气轮机研制风险因素及风险事件之间的关系，并根据风险因素的权重预测风险事件的权重。利用燃气轮机研制风险的相关历史数据进行验证，表明该模型具有较高的预测精度和应用价值。

2021年第36卷第10期文章目次

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