【摘 要】
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为建立高性能超临界二氧化碳（SCO2）布雷顿循环系统,基于西安热工研究院的5 MW等级SCO2火力发电试验平台的高压涡轮设计参数,采用基于Denton损失模型的自编一维涡轮设计程序、AX
【机 构】
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西安热工研究院有限公司,西安交通大学能源与动力工程学院,重庆江增船舶重工有限公司
【基金项目】
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中国博士后科学基金(2017M613294XB);国家自然科学基金(51406166,51706181);陕西省博士后项目(2017BSHQYXMZZ08);华能集团重大专项(HNKJ15-H07);中国电机工程学会青年人才计划(JLB-2016-70)
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为建立高性能超临界二氧化碳（SCO2）布雷顿循环系统,基于西安热工研究院的5 MW等级SCO2火力发电试验平台的高压涡轮设计参数,采用基于Denton损失模型的自编一维涡轮设计程序、AXIAL软件及AXCENT软件设计了2级轴流超临界二氧化碳涡轮,基于CFX软件RANS方程与NIST的真实超临界二氧化碳工质物性数据相结合的数值方法,研究了超临界二氧化碳高压涡轮设计工况和变工况气动特性。结果表明:综合考虑高设计参数下的超临界二氧化碳涡轮辅助系统的可实现性,选择两级轴流直叶栅涡轮设计方案,经叶型优化后可实现两列涡轮静叶的总压损失约为4.2%,第1/第2列动叶栅相对总压损失为0.050和0.064,叶片的根部、中部和顶部流场的马赫数分布合理。考虑动静叶泄漏掺混损失的高压涡轮的等熵效率可达到84.88%,轴功率3 251 k W,涡轮变工况性能良好。
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