《高溫高濕透平中多物理場耦合機理研究》是依託清華大學，由任靜擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高溫高濕透平中多物理場耦合機理研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：任靜
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
未來的零排放/近零排放動力機械中透平將處於高溫高濕的運行環境之下，高溫高濕燃氣導致了透平的流動傳熱特性將取決於對流/導熱/輻射的耦合作用。本課題從這一內部流動的本質出發，依託高溫氣膜冷卻試驗台，輔以對流/導熱/輻射全耦合數值分析手段，研究不同塗層條件/不同燃氣濕度/不同燃氣溫度/不同氣膜冷卻參數條件下高溫高濕透平環境中流場/溫度場/輻射場的耦合作用機理；揭示導熱/輻射引起的溫度場變化規律；歸納耐熱塗層的冷卻衰減效應，提煉多參數影響下的氣膜冷卻特性，從而完善對於高溫高濕透平中流動傳熱複雜特徵的科學認識，為發展具有我國自主智慧財產權的零排放/近零排放動力機械奠定理論基礎。
結題摘要
未來的零排放/近零排放動力機械中透平將處於高溫高濕的運行環境之下，高溫高濕燃氣導致了透平的流動傳熱特性將取決於對流/導熱/輻射的耦合作用。本課題從這一內部流動的本質出發，通過有機結合實驗、數值和理論分析等研究手段，圓滿完成了高溫高濕環境中透平冷卻耦合傳熱機理研究： 通過改建清華大學自主搭建的高溫多組分耦合傳熱實驗台，拓展了實驗參數範圍，提高了實驗精度；通過一系列的高溫高濕實驗，建立了氣冷透平的多參數流場/溫度場/輻射場資料庫；基於多場耦合併行算法和高溫氣體光譜資料庫，發展了高溫高濕工況輻射計算的加權灰氣體光譜模型，發展了適用於高溫高濕環境傳熱的對流/導熱/輻射耦合數值模擬方法，並通過與實驗結果的比對驗證了其計算精度；基於實驗和數值的結果，掌握了在不同燃氣組分/不同塗層條件/不同流動傳熱參數下高溫高濕透平中溫度場的變化規律，掌握了高溫高濕環境中對流/導熱/輻射耦合作用在多參數條件下對氣膜冷卻和TBC塗層隔熱效應的作用機制，並據此提出了輻射修正因子和耦合氣膜冷卻效率；在此基礎上，基於局部傳熱相似原理分析了氣冷透平的高溫相似性，提出了控制實現總體冷卻效率相似的方法。 本課題按照課題申請要求圓滿充分地完成了研究內容，為我國燃氣輪機自主研發提供了基礎理論支持。該項目所取得的基礎研究成果已經被融入具有自主智慧財產權的燃機高溫氣冷透平最佳化平台，並已經在燃氣輪機與煤氣化聯合循環國家工程研究中心自主研發我國重型燃氣輪機母型機的透平一級靜葉和動葉的設計中發揮作用。
