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摘要
透平是热力循环中实现热功转换的核心设备，优化透平几何参数以改善气动性能，是提升系统热效率的关键。以面向某船舶主机烟气余热利用的超临界二氧化碳布雷顿循环透平设计参数为基础，给出向心透平主要几何参数，采用耦合CO2真实物性参数的CFX仿真方法，分析几何参数动、静叶包角以及叶轮出口几何角对透平性能的影响规律并进行参数优化，进一步研究非设计工况下的透平运行特性。结果表明：增大静叶包角会使动叶前缘出现扰动涡流并减少余速损失，增大叶轮出口几何角，动叶包角对透平效率的影响规律不变，但效率峰值点会沿动叶包角减小的方向移动；动、静叶包角和叶轮出口几何角分别为49、21.5、25时透平设计点总-静等熵效率高达87.99%，相比优化前提高0.54个百分点；透平偏离设计点±20%工况下等熵效率大于80%。研究结果可为超临界二氧化碳高速向心透平设计提供参考。
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单位中国东方电气集团有限公司; 武汉理工大学
