以实际二氧化碳为工质,通过全三维黏性数值仿真模拟及试验研究的方法,对某闭式布雷顿循环系统的向心透平内部流动特性进行了详细研究。对透平内部10%、50%、90%叶高截面及30%、50%、70%流向截面的流动特性及流动损失进行总结。结果表明,数值仿真结果与试验结果吻和较好。随着叶轮转速不断提高,二氧化碳向心透平的稳定工作范围扩大,流通能力逐步增强。过大的进气攻角会造成动叶吸力面前缘出现流动分离,从而引发主流过膨胀,并沿流向出现逆压梯度。叶顶间隙泄漏流动是造成通道涡旋流动损失及叶片表面径向窜流损失的主要原因。研究成果可为以二氧化碳为工质的向心透平设计及变工况调节提供参考。

超临界二氧化碳(SCO2)的介质物性特殊,针对不同运行工况下的SCO2干气密封的稳态性能,建立了螺旋槽干气密封几何模型,分析了不同转速、压力、温度下的密封流场,以及各运行工况对SCO2干气密封的泄漏量和摩擦耗功的影响。研究结果表明,从SCO2干气密封进口至出口,流体由超临界态变为气态,转速及进口温度越高、进口压力越低,越偏离气化线,对于不同的进口压力,需保证一定的进口温度,防止密封端面出现相变而损坏密封;膜厚一定时,进口压力越高、温度越低,泄漏量及摩擦耗功越大,泄漏量随转速的升高而降低,摩擦功耗则增大,同时也可以看出实际气体效应对泄漏量的影响较大,惯性效应的影响相对较小,实际气体效应及湍流效应对摩擦耗功的影响较明显;运行工况相同时,SCO2密封的泄漏量与摩擦耗功高于氮气,且随运行工况的变化趋势较明显。