壓縮空氣儲能系統(tǒng)以功率大、效率高、成本低等優(yōu)點,成為最具發(fā)展前景的大規(guī)模物理儲能技術(shù)之一。向心渦輪是壓縮空氣儲能系統(tǒng)的關(guān)鍵做功部件,其轉(zhuǎn)子葉片具有平均展弦比小、葉頂間隙相對尺寸大的幾何特點,因此易使葉頂間隙泄漏損失增加,并對系統(tǒng)效率產(chǎn)生不良影響。
基于此,中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲能研發(fā)中心研究人員對先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)向心渦輪葉頂間隙泄漏流場開展流動控制研究,提出基于NACA0004翼型的轉(zhuǎn)子葉片頂部厚度分布結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,該結(jié)構(gòu)在不影響葉片整體做功能力的條件下,能夠改善葉片壓力面與吸力面壓差分布,控制葉頂間隙泄漏流速度,縮小葉頂間隙泄漏流影響范圍,并使流動損失有效降低,轉(zhuǎn)子葉片結(jié)構(gòu)強度同時滿足運行要求。此外,該結(jié)構(gòu)對效率的提升效果也會隨葉頂間隙的增加而增強,在所研究范圍內(nèi),向心渦輪效率最高可提高1.6%,效果明顯。該研究成果可為向心渦輪葉頂間隙流動機理與控制提供參考和依據(jù)。
相關(guān)研究成果作為封面論文發(fā)表在《機械工程學(xué)報》(Journal of Mechanical Engineering)上。研究工作得到北京市自然科學(xué)基金、國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃(973計劃)、國家自然科學(xué)基金、北京市科技計劃、中科院前沿科學(xué)重點研究等的支持。