超临界CO₂径流透平一维计算模型的研究

作者：孙宇轩; 郭朝红; 姜玉雁; 赵德材

来源：热能动力工程, 2023, 38(01): 23-33.

DOI：10.16146/j.cnki.rndlgc.2023.01.003

• SCO2布雷顿循环
• 径流透平
• 一维计算
• 损失模型
• 流量预测

透平作为循环输出功部件，是超临界二氧化碳（SCO2）布雷顿循环的核心部件之一。本文通过与美国Sandia实验室SCO2径流透平实验数据对比，确定了高精度数值模拟计算模型-SST（Extended wall function）湍流模型。并以此为据，针对SCO2布雷顿循环径流透平，对比数值模拟结果重点分析了冲角损失、转子通道损失与间隙泄露损失，确定了适用于SCO2工质的损失模型组合。其中冲角损失选择Wasserbauer-Glassman模型，最佳冲角计算选用Chen的滑移模型；转子通道损失选用CETI模型，间隙泄露损失选用Jansen模型。根据选用损失模型对高压级和低压级两种工况的透平进行多工况流量和等熵效率预测并与数值模拟结果对比。结果表明：高压级透平最大偏差不超过2.4%和1.5%,低压级透平最大偏差不超过2.1%和1.2%。

• 单位
  中国科学院大学; 北京理工大学; 中国科学院工程热物理研究所