5 MW超臨界CO2向心透平設(shè)計及變工況性能分析

摘要：本文開發(fā)了一套基于遺傳算法理念的向心透平熱力優(yōu)化設(shè)計程序和一套向心透平變工況性能預(yù)測程序,可快速生成向心透平最優(yōu)的熱力設(shè)計方案和性能曲線。基于某項目超臨界CO2布雷頓循環(huán)的熱力參數(shù),設(shè)計了一臺5 MW級S-CO2向心透平,并采用CFD方法對設(shè)計工況和變工況進行數(shù)值模擬。結(jié)果表明,設(shè)計工況下,所設(shè)計透平滿足設(shè)計要求,流場通暢;當(dāng)轉(zhuǎn)速上下波動10V,膨脹比在1.5~2.7范圍內(nèi)時,性能良好。熱力優(yōu)化設(shè)計方案與CFD結(jié)果吻合,驗證了熱力設(shè)計程序的可靠性;但是變工況性能預(yù)測程序得到的特性線與CFD方法得到的特性線存在一定的偏差,原因是程序以常物性條件進行計算,導(dǎo)致壓比等參數(shù)的計算精度不足,為該程序和方法指明了改進方向。