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涡轮叶尖间隙主动控制机匣内部流动与换热特性研究的任务书
任务书
一、任务来源
涡轮叶尖间隙主动控制技术是提高燃气轮机功率和效率的关键技术之一。目前，国内外广泛采用的涡轮叶尖间隙控制方法主要基于机械结构变形，如模型流量法、气膜法、自适应支承等。这些方法要么内部机构复杂，要么失去了一定的灵活性。因此，开发一种基于主动控制法的涡轮叶尖间隙控制技术具有很大的应用前景。本项目旨在研发一种主动控制法的涡轮叶尖间隙控制系统，并研究该系统的内部流动和换热特性，以提高燃气轮机的功率和效率。
二、任务目的
1.开发一种基于主动控制法的涡轮叶尖间隙控制系统；
2.研究涡轮叶尖间隙控制系统内部流动、传热特性；
3.提高燃气轮机的功率和效率。
三、研究内容
涡轮叶尖间隙主动控制机匣内部流动与换热特性研究，主要包括以下内容：
1.研发主动控制法的涡轮叶尖间隙控制系统。在原有气膜法的基础上，使用电机驱动会动模具来实现主动控制。通过计算流体力学模型和实验验证，确定合适的控制参数。
2.设计热试验台，进行实验研究。通过对试验台内部温度场、流速场等参数的测量，探究叶尖间隙对体系内部流动和传热特性的影响规律。
3.仿真计算。使用计算流体力学软件对涡轮叶尖间隙控制系统进行流场数值模拟和温度场数值模拟，分析机匣内部流场和温度场特性。
四、研究方法和步骤
1、首先进行主动控制法涡轮叶尖间隙控制系统的设计和研发。开发一个可以控制涡轮叶尖间隙大小的系统原型，在试验台上进行主动控制法涡轮叶尖间隙控制的试验。
2、设计涡轮叶尖间隙热试验台。使用两个气流源对试验台进行热控制，通过热电偶、热像仪等测量仪器，对系统内部温度场、流速场等参数进行测量。
3、对试验结果进行分析和评估。通过对试验数据进行分析，确定涡轮叶尖间隙对燃气轮机工作影响的规律，并分析控制法的效果。
4、结合计算流体力学（CFD）分析涡轮叶尖间隙控制系统的内部流场和温度场特性，并与实验结果进行验证和对比。
五、研究计划
本项目的研究计划如下：
第一年
1.调研现有的涡轮叶尖间隙控制技术，并分析其优缺点，为开发新的主动控制法的研究提供依据。
2.设计和研发主动控制法涡轮叶尖间隙控制系统原型，进行实验。
3.设计涡轮叶尖间隙热试验台，测试涡轮叶尖间隙对体系内部流动和传热特性的影响规律。
第二年
1.对试验数据进行分析，确定涡轮叶尖间隙对燃气轮机工作影响的规律，并分析控制法的效果。
2.结合计算流体力学（CFD）分析涡轮叶尖间隙控制系统的内部流场和温度场特性，并与实验结果进行验证和对比。
第三年
1、对于前期进行的研究进行整合，并编写成研究报告。
2、根据研究成果进行模拟实际工作条件，性能分析，并提出未来改进方向。
六、研究成果
由于研究所设计的涡轮叶尖间隙主动控制机匣内部流动和传热特性的研究工作，预期将取得如下成果：
1.成功研发一种基于主动控制法的涡轮叶尖间隙控制系统。
2.探究了涡轮叶尖间隙对机匣内部热流和流动特性的影响规律。
3.提出了能够优化机匣内部流动和换热的改进措施和方案。