环形叶栅流量系数试验研究

2022-09-28周伟久

内燃机与配件 2022年16期

1 引言

汽轮机通流部分中的静、动叶片的流量系数直接影响设计人员对汽轮机通流能力大小的评估。目前对汽轮机通流能力的评估，大多数并不是使用流量系数，而是使用叶栅出口汽流角修正，这种方法存在一定的不足：只考虑了叶栅的出口几何角大小的影响，且修正后的汽流角都大于几何角，并没有考虑型线内、背弧的曲率(即特定的型线特征)对出口汽流角的影响。对于某些引进型线，虽然有不同叶型的流量系数经验公式，但是在使用中发现按现有计算方法难以准确评估静动叶片的通流面积，尤其是静叶片，计算的静叶通流面积偏大，导致级反动度计算值偏高，进而将影响对转子轴向推力、漏气损失等性能参数的准确评估。因此应该通过试验对叶型流量系数进行试验验证，评估经验公式的合理性，也可为以后通流设计计算提供数据支持。

登录 GEO（http：//www.ncbi.nlm.nih.gov/geo）下载水稻芯片数据（GSE21651、GSE58603），两组数据都是选择研究盐胁迫下水稻叶片基因的表达。水稻品种分别为CSR11、PL177、IR64、VSR156，其中IR64、VSR156 为盐敏感型水稻，CSR11、PL177 为盐耐受型水稻[8-9]。

2 试验叶型

本次试验采用某四种引进汽轮机静叶叶型，都为直叶片，共组成四付环形叶栅。各叶栅的几何参数见表1所示。

3 试验设计及试验平台

由于试验需测量叶栅的流量，因此设计为整圈环形叶栅。装配时对叶片两端进行手工修磨以保证安装完成后叶片根顶部间隙最小，同时为消除叶片根顶部与栅板之间的间隙漏汽对流量的影响，叶栅装配完成后用硅胶仅将叶片根顶部的间隙填满，以保证该间隙不会漏气同时不影响通流面积。在内外环距离出气边额线10mm处某栅距内等分布置5个静压孔，用以测量叶栅出口根、顶部静压。

叶片根顶部沿流道加工成弧线状，同时为了能够测量气流在叶片流道中的流动情况，每付叶栅选取相邻两只叶片，沿流道分别在内弧和背弧表面开一排Φ0.5的静压孔，用以测量叶片表面静压，如图1所示。

本次试验在环形叶栅试验台上进行，试验台结构如图2所示：

该试验台风源由2500kW大功率鼓风机提供，空气进入鼓风机经压缩后进行具有一定压力温度的气源，通过空气管道进入试验台，经过扩压段、稳压段、收敛段后可得到稳定、连续的轴向流场。试验叶栅放置于流场出口，汽流通过叶栅膨胀后排向大气。在叶栅入口前段装有一文丘里管流量计用于测量通过叶栅气体的流量。

4 试验结果及分析

4.1 数据处理

叶栅流量系数用下式计算：

叶栅的理论流量

式中：

为叶栅流量系数

叶栅的实际流量

虽然在教学方面各个学校已经意识到每个学科应该有侧重的能力提升，高中物理中比较重视的能力便是解题能力的培养，但是由于新课改倡导的时间有限以及各方面条件的限制，使得目前解题能力在高中物理教学中还存在着一定的不足.

理论流量计算公式为：

式中：

叶栅出口等熵密度

王凯和杨一凡将赵天亮扶了起来。赵天亮向后一甩胳膊,把二人甩开,接着又向张连长扑去,却被沈力一把拽住了胳膊:“干什么你!”

叶栅出口等熵速度

叶栅喉部总面积

其中等熵密度：

等熵速度：

式中：

叶栅入口总压

叶栅入口总温

苗圃无论在种植过程中还是种苗培育过程中能够，都是非常常用的一种技术。通常情况下，苗圃氛围临时性苗圃和固定性苗圃两个类型。临时性苗圃的面积会相对较小，通常用于单一品种的培育。而固定苗圃的建立过程中，对于面积和土壤质地都有着严格的要求，可以适应各种林木种苗培育的工作，但相对对管理人员的管理能力也有着更高的要求。

从正常发酵大头菜酱液(标号为N)中和长膜大头菜酱液(标号为M)中共20株酵母菌株培养于YPD液体培养基，在28 ℃培养1天，肉眼观察菌落形态为：部分试管内溶液澄清，表面无膜生成，底部没有沉淀；部分试管液体表面有膜形成，底部有沉淀存在，溶液有一定程度的浑浊。将20株酵母菌划线在PDA琼脂培养基上，28 ℃培养1天，菌落形态为：菌落颜色呈乳白色；菌落从侧面观察有凸起也有扁平，表面粗糙有褶皱，也有表面光滑；菌落边缘有长出毛边，也有呈现锯齿状，或者整齐无边。分离菌株菌落形态观察结果汇总入表2，菌落形态见图1。

叶栅出口静压

空气定压比热容，取1005 J/(kg·K)

通过试验可以测得叶栅在不同的压比下的流量系数，为方便对比，将设计公司提供的参考流量设为1，实际测量得的流量系数与参考数据相比，得到流量系数与压比关系曲线，如图7所示：

工质的绝热指数，空气为1.4

叶型表面马赫数按下式计算：

如此折腾了整整一夜。第二天一大早，我便爬起来穿好衣服准备去医院。老婆这才哈欠连天地出现在小屋门口问：你昨晚大号没？假牙屙没屙出来？我说：没有。一语双关。老婆说：让你这一宿咳得，我一夜没咋睡。老婆还不知道，她不但今晚没有睡好，几乎在今后的两个多月里一直睡不好。

d. 进气总温。在试验筒体稳流段内对称布置两个热电阻以测量进气总温。

4.2 试验内容

在真实的流动中由于有损失和附面层的存在使实际流量总是小于理论流量，本次主要分析附面层对流量系数的影响。由于实际的流动中总是有附面层的存在，使得近壁面处的薄层内流速很低甚至接近于零，因此相当于使得流道内的实际通流面积低于理论通流面积，从而影响流量系数。附面层的厚度影响通流面积，而一般来说附面层厚度与气体的黏度和速度有关，而黏度主要受温度影响，速度由压比(进气总压/排气静压)决定，因此本次主要讨论温度和压比对流量系数的影响。

环形叶栅试验内容：

(1)各叶栅流量系数随压比变化曲线。

(2)叶栅流量系数随温度变化曲线。

(3)各叶型型面马赫数分布。

为得到以上结果，需要对以下参数进行测量：

a、质量流量。在叶栅进口前布置有文丘里管流量计，以测量叶栅的实际流量。

(1)方案二总损失仅为6%，在四个方案中最小。

c、叶栅出口内、外壁壁面静压。环形叶栅在叶栅出气侧内外环距离出气边10mm处的某流道内分布5个静压孔。

式中：

叶型表面静压

e.叶型表面压力。每付叶栅选取两只叶片在中截面处的内弧和背弧处开Φ0.5静压孔，用以测量叶片表面静压。

4.3 试验结果及分析

4.3.1 型面马赫数压分布

从表中可以看出，除方案二外，其余三个方案流量系数均比设计值低约1.8%～2.5%，这可能是由于设计值未考虑端损引起的。而对于方案二流量系数比计算值高约2%，可能有以下三个原因：

硬件在回路仿真（Hardware-in-the-Loop Simulation）主要是在上一阶段已经结束后，并已完成产品，而应用的仿真。由于真实环境中测试条件有限不能对产品进行多种情况的测试。这一阶段就能应用dSPACE实时仿真系统的硬件在回路仿真来实现。图2是对汽车防抱死装置（ABS）控制器的测试原理图。

从型面马赫数分布及型面静压分布图可以看前三种叶型在叶片头部速度差小，尾部速度差大，而方案四叶型叶片头部速度差大，尾部速度差小，因此前三种叶型为后加载叶型，方案四叶型为前加载叶型。

4.3.2 变压比试验

陈树华所说的黄龙病，由一种限于韧皮部内寄生的革兰氏阴性细菌，是世界柑橙生产上的毁灭性病害。“黄龙病虽不可治，但是可防可控。”陈树华介绍。

空气气体常数，取287.1 J/(kg·K)

由图中可看出叶栅流量系数随着压比升高是逐渐升高，且实际流量系数与设计流量系数都存在一定的差别，方案二叶型实际流量系数大于设计值，而其他三个方案都是小于设计值的。

1) 节点detect的作用为检测Rovio在图像中的位置：利用OpenCv将图片采集到ROS中，并根据颜色特征选择HSV值范围。然后算法对检测结果进行滤噪处理，计算检测所得到的闭环区域重心，作为目标的图像坐标。然后通过pantiltzoom方程结合摄像头当前的参数信息，将Rovio的像素坐标转化为(pan,tilt)坐标，也就是将目标置于摄像头图像中心(x/2, y/2)时，其对应摄像头的横纵转角。最后将当前摄像头检测到的所有机器人的坐标转化为(pan,tilt)数组，保存并发布到话题PanTilts。

另外将实际测得流量系数与设计公司提供的参考值对比如表2所示列于下表(注：前三个方案流量系数为在试验压比为1.12下数据，方案四试验压比为1.33,与实际机组上应用压比一致)：

由于型面静压孔较小，且加工难度较高，在实际测量当中存在部分坏点，剔除坏点后得到各叶型型面马赫数沿弦长方向分布，如图3～图6所示，其中Ms表示吸力面，Mp表示压力面。

我国的基础结构施工技术多采用的就是钢筋混凝土混凝土桩技术施工，而这种技术主要就是采用冲（钻）孔灌注桩技术和预制桩锤击（静压）沉桩技术以提高基础的可靠性。桩基施工过程工期较为提前，土建单位缺乏充分规划。基础是土建施工质量的关键所在，也是建筑物生命的关键，但是由于前期准备的不合理和不科学性，导致地基的施工质量不过关，从而影响了整个土建工程的质量。

b、叶栅进口总压。试验时在叶栅进口前直线段的上、下两侧各布置一总压探针，以测量进口总压。

(2)方案二平均出气角大于有效出口角约0.8°，而其它三个方案都接近或小于有效出口角，因此方案二通流能力更好，流量系数更高。

(3)另外从型面马赫数分布来看，虽然方案一、方案二、方案三都是后加载叶型，但是方案二气流加速位置比方案一、方案三靠前很多，因此方案二附面层较薄，流量系数高。

从叶型经验公式来看，其流量系数只有考虑了叶型节距、喉宽对流量系数的影响，而并没有考虑压比的影响，并且在实际设计的时候也是同样认为在小压比时叶栅流量系数受压比的影响很小，从而忽略了压比变化对它的影响。但从试验结果来看并不是这样，从图7可以看出，流量系数随压比的增加逐渐变大。这主要有两方面原因，一是由于压比增加使得气流速度增加，气流在流道内加速更快，叶型表面及根顶部端壁附面层的厚度均有所减小，使通流有效面积增加，因此流量系数变大；二是从以往平面叶栅试验的经验来看，压比增加会使叶型总损失降低，同样可使流量系数变大。从曲线整体来看，流量系数变化范围并不是很大，最大与最小值之间差值不过2%，但是变化主要在小压比区域，在压比超过1.3后曲线趋于平缓，说明流量系数对小压比更敏感。

科研绩效评价指标：谢梅、李强（2015）充分考虑科研投入与产出的滞后效应，将绩效评价指标分为投入指标和产出指标，其中，投入指标包括财力投入、物力投入和人力投入，产出指标包括科研产出、社会服务产出、人才培养产出。仲洁（2016）运用主成分分析法和层次分析法，对五所教育部直属高校的科研投入与产出进行分析，构建高校科研绩效评价指标体系。科研投入包括科研经费总额、课题投入数、科研人数、教师副高及以上比例、仪器设备资产值、图书馆藏书量。科研产出包括论文数、专著数、省部级成果获奖数、专利出售收入、技术转让收入、硕士研究生数、博士研究生数。

从表2中可以看出实际测量得到的流量系数与设计值大概有2%的偏差，若按此设计值进行通流设计，可能造成通流的不匹配，进而影响机组效率。因此在设计过程中应按压比选取流量系数来计算通流能力，才能使设计更准确。

另外对于方案二流量系数大于1，原因有很多，比如测量的误差和公式的定义不同，这里不做过多讨论。

根据W6盖梁施工权重及风险值计算与排序，可算出其他作业分解项各风险因素的风险值与权重值，并进行排序，根据不同的风险等级制定不同的防范措施，为风险管理提供科学依据和工作指导.

全球陆上常规天然气田产量将继续保持增长趋势，由2017年的1.08万亿立方米增至2035年的1.46万亿立方米。中亚-俄罗斯地区仍保持主力地位，2035年产量占比高达62%。中东地区产量逐渐增加，2035年产量占比18%。2026年后，亚太及欧洲地区产量下降明显。2020年，全球陆上常规天然气田产量为11亿吨油当量，其中天然气产量为1.2万亿立方米，凝析油产量为1.7亿吨。2035年，全球陆上常规天然气田产量为12亿吨油当量，其中天然气产量为1.1万亿立方米，凝析油产量为2.5亿吨。

4.3.3 变温度试验

温度的变化也是影响气体黏度的一个重要指标，由于温度对气流的影响相同，因此各叶栅变化趋势也应相同，所以只针对方案一叶型做变温度试验。试验时保持叶栅压比不变，测量不同进气温度时的流量系数，试验压比为1.12。根据试验结果可得到如下曲线：

从图8可以看出流量系数随温度的升高而减小，主要是由于空气黏度随温度的升高而增加，因此附面层加厚，通流面积减小，因而流量系数减小。但是从图8来看流量系数受温度的影响并不大。受试验条件限制，只测量了进气温度为45℃和87℃时流量系数。查空气动力性质表可知空气黏性45℃时这1.94×10

Pa·S，87℃时2.15×10

Pa·S，黏度增加约10%，而从试验结果来看流量系数45℃时为0.9229，90℃时为0.9188，流量系数仅减小了0.3%。可知温度对流量系数的影响比较小，当温度变化不大时可忽略其对流量系数的影响。