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系統識別號 U0026-1108201523235000
論文名稱(中文) 氣渦輪發動機壓縮器及渦輪葉片損傷對其性能之影響
論文名稱(英文) The Impact on Gas Turbine Engine Performance with Defected Compressor and Turbine
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 航空太空工程學系碩士在職專班
系所名稱(英) Department of Aeronautics & Astronautics (on the job class)
學年度 103
學期 2
出版年 104
研究生(中文) 李立傑
研究生(英文) Li-Chieh Lee
學號 P47981143
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 57頁
口試委員 口試委員-賴維祥
口試委員-王覺寬
指導教授-尤芳忞
中文關鍵字 壓縮器葉片  渦輪葉片 
英文關鍵字 Compressor  Turbine 
學科別分類
中文摘要 本論文基於研究之宗旨,選用GSP 模擬軟體在氣渦輪引擎研究領域具備成熟模擬功能的特性,假設渦輪引擎處於穩態與暫態模式操作下,模擬其面臨失效因子時之性能衰退趨勢。研究時選用軸流式近似J85系列渦輪噴射引擎做為模擬對象,在不考慮使用可變幾何系統或放氣瓣等控制系統之原則下,假設引擎自最大燃油流量轉速減低轉速及流量,再加速回至原流量值,分別舉常見之外在不穩定因子的「壓縮器葉片損傷」與內在不穩定因子的「葉尖間隙增大」及「渦輪元件腐蝕」作為失效因子,分析該等因子構成性能衰退的關鍵參數,並將各參數值變率輸入GSP 模擬性能衰退平台,以獲得壓縮器效率、渦輪效率及淨推力等重要性能參數輸出值與趨勢圖,以及經過尺度化後之壓縮器特徵圖,據此量測性能衰退前後之操作線與失速線的壓縮比, 同時計算衰退前後之失速裕度。經研究發現:無論是內在或外在不穩定因子均使引擎在加速暫態其間,某些失效因子所出現的短暫提升現象,主要係引擎高轉速或高機械軸功效率而產生的慣性效應所致,惟當引擎回復至穩態運轉後,其整體性能即呈現全面衰退趨勢;此外本論文亦藉暫態失速裕度(Stall Margin)計算求解程序,可為後續探討各型渦輪引擎性能衰退預測之參考。
英文摘要 With regards to failure factors (compressor blade tip clearance increases, the compressor blade damage, turbine blade erosion), exploring their respective turbine engine may cause the extent of damages. With use of the Dutch National Skylab GSP simulation software (National Aerospace Laboratory, NLR) complete to develop as a performance analysis tool. After each failure simulation and factor analysis of research and found that in the acceleration transient meantime, part of the performance parameters of short lifting, does not represent the engine performance has been improved. It was found at an acceleration transient operating mode, failure factor due to the high engine speed / high mechanical axis inertial effects of power efficiency, resulting in net thrust each element efficiency or have short-term increase, which is not the overall performance of the engine can be identified has become Jia after the engine to respond to a steady operation mode, parameter variability observed increase due to continuous decline suddenly and showed a downward trend.
論文目次 中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 V
符號說明 VI
目錄 IX
表目錄 XII
圖目錄 XIV
第一章:研究目的、文獻回顧及論文架構 1
1.1研究目的 1
1.2文獻回顧 2
1.3 論文架構 5
第二章:軸流式渦輪噴射引擎之元件構造與理論分析 6
2.1 模擬選用之對象 6
2.2 系統元件與原理概述 6
2.3 特性分析 11
2.3.1 進氣段 11
2.3.2 壓縮段 13
2.3.3 燃燒段 14
2.3.4 渦輪段 15
2.3.5 排氣噴嘴段 17
2.4 壓縮元件特徵圖與失速裕度 18
第三章:介紹GSP 模擬工具及模擬方法 19
3.1模擬工具 19
3.2 模擬方法 20
3.2.1 就壓縮器葉片損傷進行模擬介紹 20
3.2.2 就葉尖間隙增加進行模擬介紹 20
3.2.3 就渦輪葉片損傷進行模擬介紹 20
3.3模擬步驟 21
3.3.1 穩態模擬步驟 21
3.3.2 暫態模擬步驟 24
3.4 性能模擬假設條件 27
第四章:關鍵參數的評選背景和結果與討論 28
4.1就偏離設計點性能衰退之探討 28
4.2性能衰退評量指標 29
4.2.1 重要參數於性能衰退後之變異情況 29
4.2.2 性能衰退後失速裕度計算 30
4.3失效因子與相關文獻之探討 30
4.3.1 失效因子「壓縮器葉片損傷」 30
4.3.2 失效因子「葉尖間隙增大」 32
4.3.3 失效因子「渦輪葉片腐蝕」 34
4.4性能衰退關鍵參數評估 35
4.5偏離設計點性能衰退趨勢模擬及失速裕度之探討 36
4.5.1 「壓縮器葉片損傷」失效因子之關鍵參數模擬分析與結果 36
4.5.2 「葉尖間隙增大」失效因子之關鍵參數模擬分析與結果 42
4.5.3「渦輪葉片腐蝕」失效因子之關鍵參數模擬分析與結果 48
4.6偏離設計點性能衰退趨勢之探討 52
第五章:結論與建議 54
5.1結論 54
5.2建議 54
參考文獻 56
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