亚洲燃气轮机国际会议专刊文章推荐第三期 | Journal of Thermal Science

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2021年8月18-19日，由中国工程热物理学会(Chinese Society of Engineering Thermophysics)、日本燃气轮机学会（Gas Turbine Society of Japan）、韩国流体机械学会(Korean Fluid Machinery Association)和印度孟买理工学院（Indian Institute of Technology Bombay）共同主办，中国科学院工程热物理研究所、中国科学院上海高等研究院、青岛航空技术研究院等联合承办的ASIAN CONGRESS ON GAS TURBINES 2020（ACGT2020）亚洲燃气轮机会议成功召开。 

亚洲燃气轮机会议是2005年发起的燃气轮机领域的重要国际会议，每两年举行一次，目前由中、日、韩、印四国轮流主办。本次会议由中国第二次主办，将为亚洲乃至全世界燃气轮机领域人员提供学术交流的平台，加强此领域的研究者、使用者和制造商之间的交流互动，传播最先进的研究成果、研讨燃气轮机技术未来的发展方向、促进多方的沟通与合作。

本次会议以“燃气轮机与能源转换系统”为主题，共有4个大会特邀报告、10个邀请报告、11个分组论坛，共收到摘要118篇、会议论文全文75篇，主要来自中国、日本和韩国。研究方向主要集中在压气机/透平气动设计与优化、燃烧室与燃烧、透平冷却与传热、建模与控制、结构与动力学、材料与涂层、非定常流动与控制等方面。

Journal of Thermal Science 热科学学报从投稿的文章中，经专家评审，遴选出25篇优秀论文作为ACGT2020会议专刊出版。将分为四期限时免费一个月，欢迎阅读！

第三期

13.Instability Inception of a Single Rotor Embedded in a Transonic Stage with Partial Surge Inception

某跨声速压气机单转子的失稳先兆研究

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1565-1

中文导读：局部喘振是一种压气机失稳先兆，经过前期研究已经证实局部喘振发生于叶根局部区域，并通过引起流动振荡引发转子叶尖的旋转失速团。然而所有关于局部喘振的研究成果都是基于压气机整级实验所获得的，因此对于这样一台压气机的单转子而言，其失稳过程会表现出何种特征也是一个值得研究的问题。因此本文针对这台压气机的单转子开展了一系列的实验研究。均匀进气的实验结果显示，虽然在整级情况下高转速时会发生局部喘振型失稳先兆，但在单转子情况下，任何转速局部喘振都不会发生。通过数值模拟发现，单转子未发生局部喘振的原因可能是叶根负荷未达到前期研究所获得的引发局部喘振的临界值，因此进一步通过进口畸变屏增加叶根负荷开展实验，但是局部喘振仍然未能发生。最后本文对单转子情况下局部喘振未发生的原因进行了简单分析。从这些结果可以得到结论，局部喘振型失稳先兆在单转子的情况下不会发生，静子叶根的大尺度角区分离是引发局部喘振的重要因素。

14.Effects of Width Variation of Pressure-Side Winglet on Tip Flow Structure in a Transonic Rotor

压力面叶尖小翼宽度变化对跨声速转子叶尖流场结构的影响

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1558-0

中文导读：间隙泄漏流成为触发高负荷跨声速轴流压气机转子旋转失速的主要诱因，而调整转子叶顶形状是拓展其高载荷条件下稳定工作范围的潜在手段之一。基于此，本文在NASA转子37叶顶几何形状的基础上，设计了三种最大宽度分别为2.0倍、2.5倍和3.0倍（相对于原型转子的叶顶沿程宽度）的叶尖小翼，并安装于转子叶顶的压力面侧（对应的新转子分别命名为RPW1, RPW2和RPW3）。数值结果显示，压力面小翼的宽度变化对压气机转子的工作裕度和左边界最小流量均具有显著影响，但是对转子堵塞流量和峰值效率的影响几乎很小。随着压力面叶尖小翼宽度的不断增加（由RPW1到RPW3），间隙泄漏流的强度得到明显抑制，且使得转子RPW3近失速工况的间隙泄漏流流量减少了20%左右。相比之下，压力面叶尖小翼引起的转子叶顶面积增加，并未在间隙区诱发更多的气动损失，因此加装三种不同宽度叶尖小翼的新转子与原型转子具有相似的峰值效率。新转子中由叶尖小翼重塑的新的叶顶泄漏通道形状取代转子叶顶两侧的静压差，成为决定间隙泄漏流特性的主要因素。由于压力面叶尖小翼增加了新转子叶顶的面积，而叶顶上方固壁附近的低速流体重塑并形成了间隙泄漏流新的气动边界和气动喉口结构（改变了叶顶间隙区的泄漏流速度分布特征），进而使得新转子中间隙泄漏流的泄漏流量和速度均得到明显抑制。此外，新转子在加装压力面叶尖小翼后，其叶尖进口轴向速度也有一定增加，有助于缓解转子叶尖区域的流动堵塞现象。综上分析，跨声速转子由压力面叶尖小翼宽度变化所诱发的进口轴向速度增加和间隙泄漏流强度减弱，使得新转子的工作裕度随着小翼宽度的增大呈现近似线性的增加趋势，尤其是小翼宽度最大的转子RPW3的工作裕度提升了近15%。

15.Aerodynamic Performance Improvement of a Highly Loaded Compressor Airfoil with Coanda Jet Flap

康达喷气对高负荷压气机叶型气动性能的改善研究

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1564-2

中文导读：为有效抑制高负荷压气机内的流动分离，并提高其增压能力，本文研究了一种基于康达喷气的新型主动流动控制方法。叶片采用了扩压因子为0.66的Zierke&Deutsch双圆弧叶型。首先，对康达喷气缝进行参数化建模，研究中保证叶型型线光滑且连续；然后，基于对原叶型流场的分析，提出了前缝、后缝和双缝三种初始康达喷气叶型结构，针对该三种康达喷气叶型的几何参数，采用耦合遗传算法的神经网络模型进行了优化，并结合高精度数值模拟对比分析了三种康达喷气结构对叶型气动性能的影响效果及作用机理。结果表明，基于康达喷气的流动控制方法能够有效改善高负荷叶型的气动性能，且双缝康达喷气叶型的气动性能最佳。同时，相比于原始叶型，当双缝结构前缝和后缝的喷气-主流流量比分别为1.5%和0.5%时，能使叶型总压损失系数降低52.5%且使静压升系数提高25.7%。最后，基于流动控制效果最好的双缝康达喷气叶型，分析了叶型几何设计参数和喷气流量对气动性能的改善机制。结果表明，康达喷气叶型的几何设计参数主要影响叶型厚度和喷气缝的起始位置，从而增加流动速度并抑制流动分离。不同来流冲角条件下，采用不同的前、后缝喷气流量可使康达喷气的流动控制效果最佳。这为基于康达喷气的主动控制奠定了理论基础。

16.Calibration of Modified Spalart-Allmaras Model Parameters for Linear Compressor Cascade Corner Flow

线性压气机角流修正Spalart-Allmaras模型参数的标定

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1566-0

17.Experimental Investigation of Aerodynamic Performance due to Blade Tip Clearance in a Gas Turbine Rotor Cascade

燃气轮机转子间隙对气动性能影响的实验研究 

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1554-4

18.Influence of Hub Contouring on the Performance of a Transonic Axial Compressor Stage with Low Hub-Tip Ratio

轮毂造型对单级低轮毂比跨音轴流压气机性能的影响

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1522-6

中文导读：低轮毂比设计的转子叶片相对较长，导致叶根到叶顶气动参数变化剧烈，尤其是轮毂区域的流场组织变得更加困难。本文以某低轮毂比1.5级跨音轴流压气机为研究对象，通过数值模拟探究四种不同的转子轮毂造型对转、静子性能的影响。三维数值模拟结果表明，不同轮毂形状对跨音速压气机转、静子的流场有明显影响，进而影响压气机性能。在不同轮毂造型的峰值效率点开展详细的流场对比分析。与直线轮毂造型相比，下凹型轮毂可以改善转子的做功能力，增大堵点流量，跨音转子叶根附近的流场得到改善。上凸造型的轮毂会降低转子堵点流量、压比和效率。转子轮毂造型时应充分考虑其对静子流场的影响。

19.Temperature Dependence of Laminar Burning Velocity in Ammonia/Dimethyl Ether-air Premixed Flames

预混氨气/二甲醚/空气层流火焰速度的温度依赖性

https://link.springer.com/article/10.1007/s11630-022-1549-1

中文导读：氨燃料燃烧因其低碳排放在汽车发动机、船舶发动机和电力系统获得了广泛的研究兴趣。但是，这种可再生燃料具有较低层流火焰速度，限制了其实际应用。利用一维自由传播火焰计算方法，本文数值地探索了进气温度对氨气/二甲醚/空气二元混合物层流火焰速度的影响，并阐明了火焰传播特性强化的作用机制。为此，通过对比数值预测结果与实验数据，对化学反应机理首先进行了验证。结果表明，提高进气温度对于改善二元混合物层流火焰速度有积极影响。该方法的实施提高了绝热火焰温度，从而促进了整个化学反应速率的进行。同时，二元混合物的热扩散率也得到了显著提升。此外，动力学和敏感性分析表明，进气温度对化学反应路径的影响很小，导致主导链分支比终止反应相对重要性的变化忽略不计。本工作证实，与进气温度变化相关的火焰速度强化主要是热和扩散效应的协同结果，而不是化学效应。

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