燃气轮机进气系统性能仿真分析

V ol 35No.1

Feb.2015

噪

声与振动控制NOISE AND VIBRATION CONTROL 第35卷第1期2015年2月

文章编号：1006-1355(2015)02-0007-05

燃气轮机进气系统性能仿真分析

闫

欣，季振林，李海龙

（哈尔滨工程大学动力与能源工程学院，哈尔滨150001）

摘要：进气系统噪声是燃气轮机主要噪声源之一。应用计算流体动力学和声学有限元法分别对燃气轮机进气空气滤清器和进气消声器的流动阻力和消声特性进行计算和分析。研究不同结构参数对进气系统空气动力性能和消声性能的影响，用于指导燃气轮机进气系统的优化设计。

关键词：声学；进气系统；滤清器；消声器；阻力损失；声学特性中图分类号：TB132；TK472

文献标识码：A

DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-1335.2015.01.002

Simulative Analysis of Performance of

Gas-turbine Air-intake Systems

YAN

Xin ,JI Zhen-lin ,LI Hai-long

(College of Power and Energy Engineering,Harbin Engineering University,Harbin 150001,China )

Abstract :The induction noise is a major noise source of gas turbines.The resistance loss and noise attenuation of the intake air filter and the intake silencer of a gas turbine were analyzed by using the Computational Fluid Dynamics (CFD)method and the Acoustical Finite Element Method (Acoustical FEM).Influence of different parameters of the filter structure on the performance of the air intake system and the silencer was studied.This work may provide a guidance for optimal de-sign for the air intake systems of gas turbines.

Key words :acoustics ;air intake system ;air filter ;silencer ;resistance loss ;acoustic performance

进气系统的主要作用是给燃气轮机提供充足而且清洁的空气，以保证燃料在气缸中充分燃烧；同时要求具有较低的流动阻力[1,2]。进气噪声是燃气轮机的主要噪声源之一，噪声沿进气系统向外传播，从进气口向外辐射。空气滤清器作为进气系统的重要组成部分，除了具有过滤空气的作用，还能有效地降低进气噪声[3]。从进气消声的角度来考虑，空气动力学性能和声学性能也是空气滤清消声器最重要的两项技术指标。空气动力性能是反应空气滤清消声器对气体流动阻力的影响，阻力过大会造成进气量不足，从而使燃料燃烧不充分。声学性能是指在给定的频率范围内空气滤清消声器对噪声的衰减程度，要求在较宽的频率范围内具有足够高的消声量。由于进气系统的尺寸较大，形状不规则，应使用三维数值方法计算其声学性能[4–6]。

收稿日期：2014－04－04作者简介：闫欣（1988－），男，黑龙江哈尔滨市人，硕士生，主

要研究方向：振动和噪声控制。

通讯作者：季振林，男，博士生导师。

E-mail:zhenlinji@https://www.360docs.net/doc/0111821610.html,

本文分别采用计算流体动力学法和声学有限元法分析，对含有空气滤清消声器和进气消声器的进气系统的流动阻力和声学性能进行计算，分析各结构设计因素对流场和声场的影响，为优化空气滤清消声器的结构设计提供参考依据。

1流场计算与分析

空气动力性能是评价进气系统好坏的重要指

标，它反映了空气滤清器和进气系统对气流阻力的大小。流经空气滤清器和进气系统的气流损失大，则整个动力装置的功率损失就大。因此，从保证系统效率出发，进气系统输气应尽可能地通畅，流经进气系统的气流阻力损失要尽可能地小。进气系统的空气动力性能主要用总压损失来表示，总压损失是指气体通过进气系统时，在进气系统出口端的流体总压与进口总压相比降低的数值。

首先，使用Gambit 建立进气系统三维模型，并对模型进行网格划分，再使用FLUENT 对进气系统的空气动力性能进行研究。本文的进气系统结构如图1所示，滤芯位于集气室正中间，假定气流为定常