热力发电

静子网格数/万	转子网格数/万	动叶力矩/(N·m)	力矩误差/%
26.8	32.6	459.2
15.4	19.9	459.7	0.11
12.2	15.7	462.9	0.80
8.6	10.8	467.0	1.70
5.4	6.9	481.2	4.80

静子网格数/万	转子网格数/万	动叶力矩/(N·m)	力矩误差/%
26.8	32.6	459.2
15.4	19.9	459.7	0.11
12.2	15.7	462.9	0.80
8.6	10.8	467.0	1.70
5.4	6.9	481.2	4.80

工况	喷嘴组	入口温度/℃	入口压力/MPa	出口压力/MPa
96.5%THA	S1	538.0	16.50	11.93
S2	538.0	16.50	11.93
S3	538.0	16.50	11.93
S4	516.2	14.20	11.93
88.8%THA	S1	538.0	16.50	10.98
S2	538.0	16.50	10.98
S3	504.0	12.85	10.98
S4	504.0	12.85	10.98
74.7%THA	S1	538.0	16.50	9.23
S2	486.0	11.15	9.23
S3	486.0	11.15	9.23
S4	486.0	11.15	9.23

工况	喷嘴组	入口温度/℃	入口压力/MPa	出口压力/MPa
96.5%THA	S1	538.0	16.50	11.93
S2	538.0	16.50	11.93
S3	538.0	16.50	11.93
S4	516.2	14.20	11.93
88.8%THA	S1	538.0	16.50	10.98
S2	538.0	16.50	10.98
S3	504.0	12.85	10.98
S4	504.0	12.85	10.98
74.7%THA	S1	538.0	16.50	9.23
S2	486.0	11.15	9.23
S3	486.0	11.15	9.23
S4	486.0	11.15	9.23

线性膨胀/(×10^–6/℃)	热导率/(W·(m·k)^–1)	弹性模量/GPa	定压比热/(J·(kg·K)^–1)	抗拉极限/MPa
11.82	29.1	198	721	689

线性膨胀/(×10^–6/℃)	热导率/(W·(m·k)^–1)	弹性模量/GPa	定压比热/(J·(kg·K)^–1)	抗拉极限/MPa
11.82	29.1	198	721	689

半径/mm	等效应力/MPa
0	523.5
1.0	258.8
2.3	227.2
2.8	234.9
3.0	242.8

半径/mm	等效应力/MPa
0	523.5
1.0	258.8
2.3	227.2
2.8	234.9
3.0	242.8

温度/℃	应力/MPa （时间为10 000 h）	应力/MPa （时间为100 000 h）
454	517	462
482	442	372
510	365	276
538	277	199
566	193	124

温度/℃	应力/MPa （时间为10 000 h）	应力/MPa （时间为100 000 h）
454	517	462
482	442	372
510	365	276
538	277	199
566	193	124

幅度	不同变工况速率
50%THA~100%THA	5.8×10^–5	2.3×10^–4
50%THA~75%THA	4.1×10^–5	1.4×10^–4
75%THA~85%THA	3.2×10^–5	4.7×10^–5
85%THA~95%THA	3.8×10^–5	5.7×10^–5
95%THA~100%THA	2.6×10^–5	4.0×10^–5

幅度	不同变工况速率
50%THA~100%THA	5.8×10^–5	2.3×10^–4
50%THA~75%THA	4.1×10^–5	1.4×10^–4
75%THA~85%THA	3.2×10^–5	4.7×10^–5
85%THA~95%THA	3.8×10^–5	5.7×10^–5
95%THA~100%THA	2.6×10^–5	4.0×10^–5

面向新型电力系统汽轮机高压转子蠕变/疲劳寿命损耗研究

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陈思远 ¹ , 黄畅 ¹ , 王卫良 ¹ , 吕俊复 ²^,³ , 柯希玮 ²^,³ , 刘志东 ⁴ , 马庆中 ⁵

热力发电 | 热能科学研究 2024,53(10): 106-113

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热力发电 | 热能科学研究 2024, 53(10): 106-113

面向新型电力系统汽轮机高压转子蠕变/疲劳寿命损耗研究

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陈思远¹, 黄畅¹, 王卫良¹, 吕俊复²^,³, 柯希玮²^,³, 刘志东⁴, 马庆中⁵

作者信息

^1.暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室国际能源学院（能源电力研究中心），广东　珠海　519070

^2.清华大学能源与动力工程系，北京　100084

^3.怀柔实验室山西研究院，山西　太原　030006

^4.广东珠海金湾发电有限公司，广东　珠海　519050

^5.山西国锦煤电有限公司，山西　交城　030500

陈思远（1997），男，硕士研究生，主要研究方向为深度调峰下汽轮机运行安全性的数值模拟，chensy@stu2021.jnu.edu.cn。

通讯作者:

王卫良（1982），男，教授，主要研究方向为高效热力系统、火力发电节能降碳、“碳中和”与能源发展战略等，wangwl@jnu.edu.cn。

Research on creep/fatigue life of high pressure rotor in steam turbine for new power systems

Siyuan CHEN¹, Chang HUANG¹, Weiliang WANG¹, Junfu LYU²^,³, Xiwei KE²^,³, Zhidong LIU⁴, Qingzhong MA⁵

Affiliations

^1.MOE Key Lab of Disaster and Control in Engineering, International Energy School (Energy and Electricity Research Center), Jinan University, Zhuhai 519070, China

^2.Department of Energy and Power Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, China

^3.Shanxi Research Institute of Huairou Laboratory, Taiyuan 030006, China

^4.Guangdong Zhuhai Jinwan Power Generation Co., Ltd., Zhuhai 519050, China

^5.Shanxi Guojin Coal Power Co., Ltd., Jiaocheng 030500, China

出版时间: 2024-10-25 doi: 10.19666/j.rlfd.202403060

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摘要

收起

针对火电机组深度调峰变工况过程中蒸汽温度大幅变化，引起机组部分结构热应力大幅增加，结构加速损坏，安全事故频发的问题，以300 MW汽轮机调节级转子为对象，利用Ansys软件对叶片热应力、气动力和离心力进行分析。首先对叶根部位开展结构优化，大幅消除常规计算普遍存在的不合理局部应力集中现象；然后研究揭示了火电机组深度调峰过程稳态和瞬态等不同情况下调节级温度场、应力场的分布规律及其对机组安全性能的影响特性。研究结果表明：稳态工况不同喷嘴组温差50 ℃时，最大等效应力升高约24%；瞬态工况升负荷速率5%THA/min比2%THA/min引起转子低周疲劳损伤提升约3倍；相较于稳态工况，每天增加一次速率2%THA/min从半负荷到满负荷的升负荷过程，综合损伤提升38%左右。

关键词

深度调峰 / 调节级 / 汽轮机转子 / 热应力 / 蠕变疲劳

Abstract

收起

Under deep peak shaving and variable operating conditions of thermal power units, significant changes in steam temperature have caused a significant increase in thermal stress in some structures of the units, which accelerated structural damage, and resulted in frequent safety accidents. To solve these problems, by taking the regulating stage rotor of a 300 MW steam turbine as the object, and Ansys software is used to analyze the thermal stress, aerodynamic force, and centrifugal force of the blades. Firstly, structural optimization is carried out on root of the blade to significantly eliminate the unreasonable local stress concentration phenomenon commonly found in conventional calculations. Then, the distribution laws of temperature and stress fields in the regulating stage under different conditions such as steady-state and transient during the deep peak shaving process of thermal power units are revealed. Moreover, the effects of the temperature and stress fields on safety performance of the unit are also investigated. The results indicate that, the maximum equivalent stress increases by about 24% under steady-state conditions with temperature difference of different nozzle groups of 50 ℃. The transient load increase rate of 5% THA/min is about three times higher than that of 2% THA/min, causing low cycle fatigue damage to the rotor. Compared with steady-state operating conditions, increasing the load once a day at a rate of 2% THA/min from half load to full load increases the overall damage by about 38%.

Key words

deep peak shaving / regulating stage / steam turbine rotor / thermal stress / creep and fatigue

引用本文

陈思远, 黄畅, 王卫良, 吕俊复, 柯希玮, 刘志东, 马庆中. 面向新型电力系统汽轮机高压转子蠕变/疲劳寿命损耗研究. 热力发电, 2024 , 53 (10) : 106 -113 . DOI: 10.19666/j.rlfd.202403060

Siyuan CHEN, Chang HUANG, Weiliang WANG, Junfu LYU, Xiwei KE, Zhidong LIU, Qingzhong MA. Research on creep/fatigue life of high pressure rotor in steam turbine for new power systems[J]. Thermal Power Generation, 2024 , 53 (10) : 106 -113 . DOI: 10.19666/j.rlfd.202403060

正文

收起

在新型电力系统中，随着风电、太阳能等可再生资源大规模接入，对调峰电源的需求也逐渐升高^[1-2]，但各类水电机组、抽水蓄能机组等受环境及自然条件影响，调峰能力有限^[3]，调峰困难已成为目前限制风电等可再生能源并网发电的主要原因之一^[4]。在燃煤机组产能过剩和电网对可再生能源大量吸纳的双重压力下，煤电机组自身特点及良好的调峰性能，使其成为电网灵活调峰的基础，承担着电网调峰的艰巨任务。目前，受电网负荷峰谷差较大的影响，各燃煤机组降出力和超基本调峰范围运行已成为常态，形成了深度调峰的运行方式。

涡轮叶片作为汽轮机核心部件之一，承受着高温、高压及高速旋转的极端条件。随着燃煤机组执行深度调峰的运行方式，汽轮机在变工况^[5]过程中，转子受到低周疲劳损伤^[6-7]，而在稳定运行阶段又受到了高温蠕变损伤^[8]，因此汽轮机叶片结构在变工况下的可靠性分析显得尤为重要。对于转子的应力场计算，常用的有解析法^[9]、有限元法^[10-12]与神经网络法^[13-16]3种方法。关于耦合损伤的计算方法，目前常采用的有线性累积寿命预测法、Manson-Coffin模型预测方法、断裂力学预测方法和损伤力学预测方法^[17]。Song等人^[18]研究了部分进汽下双列速度级的空气动力学性能。Sakai等人^[19]采用了准三维的计算方法，对不同进汽方式下动叶片的效率和强度进行了详细分析。李勇等^[20]针对转子启停和变负荷过程蒸汽参数难以确定的问题，给出了变工况计算的起点负荷，能够在已知启动曲线的前提下方便开展汽轮机变工况下的热应力计算。Starkloff等人^[21]利用Apros软件建立了大型汽轮机机组运行模型，研究了机组在变工况运行下的特性。Zhu等人^[22]利用Ansys对燃气轮机涡轮叶片进行了热弹塑性应力应变分析，估算了燃气轮机叶片的疲劳寿命。彭立强^[23]通过Ansys仿真分析得到了燃气轮机叶片在离心力、气动压力以及热载荷共同作用下的应力应变分布。石睿等^[24]对汽轮机调节级叶片在95%工况以及85%工况下进行了瞬态应力分析，并得到稳定工况下调节级转子的热应力。蔡伟^[25]在研究某涡扇发动机高压涡轮叶片时分别计算了其低周疲劳损伤和蠕变损伤，再通过线性累计损伤预测了叶片工作的总损伤。上述文献并未研究汽轮机调节级叶片在深度调峰工况下应力的变化及其对结构寿命的影响。

在变工况稳态和瞬态下，本文预测调节级转子耦合温度载荷、气动力载荷和离心载荷3种载荷时的蠕变损伤以及变工况瞬态下低周疲劳损伤。研究结论可为核算调节级转子寿命提供依据，对汽轮机机组安全经济运行有重要意义。

1　调节级单流道以及全流道数值模拟

收起

研究单流道流场，进而研究转子应力，优化转子结构。研究全周流道，模拟部分进汽下调节级流场，进而研究转子应力。最后将单流道流场与全周流场仿真结果进行分析对比。

通过控制周向上不同位置静子的入口蒸汽参数作为流场边界条件，进一步模拟转子应力的变化，分析结构寿命。

1.1　流体域网格划分

通过BladeGen设置叶片参数，得到流场几何结构。再通过TurboGride进行网格划分，采用了六面体网格为主的非结构化网格进行划分，最后导入CFX进行流体域仿真。调节级全周流道模型共有4个喷嘴组，每个喷嘴组对应32个静子，全周共128个静子和160个转子。4个喷嘴组都采用入口温度538 ℃，入口压力16.50 MPa，出口压力12.36 MPa。图1为单流道流场几何模型与全流道流场几何模型。

1.2　网格无关性验证与模型验证

数值模拟模型采用IAPWS水蒸气物性库的IAPWS IF97，湍流模型选择SST湍流模型。边界条件为入口温度538 ℃，入口压力16.50 MPa，出口压力12.36 MPa。数值模拟边界条件与火电厂提供的热平衡图上所给参数相同。通过计算不同网格数下转子的气动力矩作为判断标准，表1给出了不同网格数下转子力矩误差。

从表1中可以看出，单个静子流道加上单个转子流道构成的单流道模型网格数为59.4万时，力矩几乎不变，满足网格无关性要求（图2）。由于进行全周流道模拟时，网格数量过大，需要过高的计算资源，因此在计算资源满足且精度允许的情况下适当选择较小网格数进行数值模拟计算。石睿^[24]等采用力矩误差不超过5%为标准，进行数值模拟。本文同样采用力矩误差不超过5%，选择单流道模型网格数为12.3万，全周流道总网格数为1 310万。

通过模拟计算得出全周出口质量流量为260.4 kg/s，与火电厂热平衡图所给261.1 kg/s基本相同，即本模型符合要求。

2　调节级流体域与固体域变工况数值模拟

收起

针对新型电力系统下火电机组深度调峰与快速调频的需求，探索采取多气源供汽等非常规调节方式进行机组调控带来的安全影响。单流道进行5种稳态工况模拟，分别为THA工况、95%THA工况、85%THA工况75%THA工况、50%THA工况。

全周流道由4个喷嘴组组成。通过控制不同喷嘴组对应的静子入口蒸汽参数实现变工况数值模拟。全周流道模拟分为2种，第1种各个喷嘴组边界条件都相同，升负荷工况时，4个喷嘴组边界条件一起进行相同变化；第2种各个喷嘴组边界条件不同，升负荷工况时主要提升单个喷嘴组的边界条件，第2种工况各喷嘴组边界条件见表2。

2.1　单流道与全流道稳态流体域模拟

图3为THA工况下单流道转子表面的温度载荷以及气动载荷。

图4为THA工况下全流道转子表面温度载荷以及气动载荷。

从图3、图4可以看出：无论单流道还是全流道仿真模拟，转子尾缘部分的温度变化相较与前缘部分更加剧烈，所以更可能产生较大热应力；并且全周流道最高温度与单流道相差不大，但最低温度低于单流道最低温度，出现更大的温差。

2.2　单流道稳态固体域仿真

为进一步研究应力变化，需要进行流固耦合分析。由于调节级叶片的形变对流场及温度场的影响较小，本文采用单向流-热-固耦合的方式进行研究。本文叶片材料选取2Cr12ViMo121V。2Cr12ViMo121V具有良好的耐高热性、抗疲劳性等特性，适用于调节级高温区叶片材料，该材料物性参数见表3。

将CFX计算出的转子表面温度分布导入Steady-Thermal，计算转子温度载荷，耦合气动载荷、离心载荷以及温度载荷，得到转子的等效应力。图5为50%THA工况下转子的等效应力。

通过图5可以看出，最大等效应力出现在叶片尾缘部分，叶根与底座的连接处，最大等效应力为227.3 MPa。虑到连接处的倒角可能导致叶片应力集中，进而影响叶片的等效应力，所以进行倒角大小的调整。表4为以不同半径的圆弧连接叶根与底座，叶片所受等效应力大小。

从表4中可以看出，当以半径大于2.3 mm的圆弧连接叶根与底座时，应力变化不大。以半径为2.3 mm的圆弧连接时，应力最小，且对流场影响较小。所以固体域选择半径为2.3 mm的圆弧连接叶根与底座最佳。

2.3　全流道稳态固体域蠕变寿命预测

与单流道求解方法相同，将全周流道流体域仿真结果耦合到固体域上求解等效应力。图6为50%THA工况各个喷嘴组边界条件相同情况下全流道转子所受等效应力。

从图6可以看出，转子最大应力依然出现在转子尾缘部分，且最大等效应力大于单流道仿真结果。

图7是不同稳态工况下，单流道（S1）、全周流道各喷嘴组入口边界条件相同（S2）以及全周流道各喷嘴组入口边界条件不同时（S3）的最大等效应力。

从图7可以看出，全周流道当喷嘴组入口边界条件不同时，最大等效应力大于当各个喷嘴组入口边界条件相同时。

为验证最大等效应力与哪一项边界条件相关，设计了2种工况，工况1各个喷嘴组入口压力相同，但其中一个喷嘴组入口温度与其他喷嘴组相差50 ℃；工况2各个喷嘴组入口压力相同，但其中一个喷嘴组入口温度与其他喷嘴组相差100 ℃。图8为工况1条件下的转子表面温度云图。

从图8可以看出，入口温度低的喷嘴组对应的转子表面温度也较低，转子表面的温差也更大。通过耦合温度到转子结构上计算出工况1转子最大等效应力为338.1 MPa，最大等效应力提升约24%；工况2转子最大等效应力为387.3MPa，最大等效应力提升约42%。可以发现温度是引起等效应力变化的主要原因。

通过图7可以发现，单流道与全周流道各喷嘴组入口边界条件相同时，全流道最大等效应力仿真结果大于单流道。这是由于汽轮机调节级存在部分进汽的情况，使得全周流道相较于单流道出口温度更低，出口温度与入口温度的温差更大，从而产生更大的热应力。

在工况相同时，对比单流道仿真最大等效应力与全周流道最大等效应力发现，单流道与全周流道仿真误差最大约为12.6%。为更精确预测寿命，选择全流道仿真结果来进行蠕变疲劳寿命预测，表5为材料蠕变极限。

本文采用Norton蠕变定律进行蠕变损伤计算，其不考虑温度变化。根据计算出的温度分布以及转子最大等效应力，结合Norton蠕变定律：

ε = C 0 σ C 1 t C 2

(1)

式中：ε为总蠕变；C₀、C₁、C₂为蠕变常数，可根据蠕变极限算出；σ为等效应力；t为时间。

根据计算出的温度分布以及最大等效应力，结合材料蠕变极限、Norton蠕变定律，计算出汽轮机转子在2种全周流道下的蠕变寿命如图9所示。

从图9可以看出，喷嘴组入口边界条件相同比入口边界条件不同时寿命更长，更安全。当喷嘴组边界条件不同时，尤其是单个喷嘴组达到额定工况，其他喷嘴组未达到额定工况时寿命最短，相较于喷嘴组入口边界条件相同的情况下，寿命减小53.1%。

2.4　全流道瞬态固体域疲劳寿命预测

深度调峰工况下，入口温度以及压力的变化可能导致转子温度变化更加剧烈。因此设计2种不同变工况速率，研究其在不同变工况段瞬态变工况时最大等效应力。采用各个喷嘴组入口参数相同的情况进行计算，速率1以每分钟上升5%THA工况计算：入口温度速率+5 ℃/min，入口压力速率2.10 MPa/min，出口压力速率1.55 MPa/min，图中以v1表示；速率2以每分钟上升2%THA工况计算：入口温度速率+2 ℃/min，入口压力速率0.83 MPa/min，出口压力速率0.62 MPa/mi，图中以V2表示。

对比图10中曲线可以看出，当需要长时间、大幅度进行变工况时不宜采用过快的变化速率，这会使叶片最大等效应力大幅增加，对叶片结构产生破坏。

当降负荷时，温度变化同样会有入口蒸汽参数的变化，导致转子表面温度变化。图11为采用5%THA/min和2%THA/min速率，从100%THA工况降负荷至50%THA时最大等效应力变化曲线。

对比图10a)和图11可以发现，以相同速率进行变负荷时，升负荷过程中最大等效应力大于降负荷过程。本文研究使用的材料热导率随温度有一定的升高，所以在升温过程中转子的外部受到热流的直接作用，温度迅速上升，而内部由于热量传递较慢，所以温度升得慢。外部与内部之间会形成较大的温度梯度，这将导致内部热应力增加。在降温过程中，转子的外部首先接触到降温蒸汽，由于转子内部温度较高，热导率较高，热量可以较快地从高温的内部传递到外部，帮助减少内外之间的温度梯度，这将促进温度分布更均匀，并且可能导致热应力较升温时小，低负荷转子最大等效应力较小。所以降负荷过程种最大等效应力小于升负荷，但两者之间最大等效应力相差不大。

根据转子最大等效应力变化曲线计算出危险部分的低周疲劳寿命。图12为速率2%THA/min进行升负荷运行，转子低周疲劳损伤。

表6为不同变工况速率，不同变工况幅度下转子低周疲劳损伤。从表6可以看出，进行半负荷到满负荷变工况时，以速率5%THA/min变工况转子损伤比速率2%THA/min变工况转子损伤提升296%。所以当进行长时间、大幅度变工况时，不建议采用快速变工况。采用线性损伤定律，将疲劳损伤和蠕变损伤进行相加，每天进行一次速率2%THA/min从半负荷到满负荷的深度调峰，相较于一直维持在额定工况损伤提升38%。

3　结论

收起

本文针对300 MW机组调节级转子在深度调峰变负荷过程可能存在的安全性问题，基于单流道与全流道2种模型分别研究其在稳态工况和瞬态变工况下转子所受等效应力情况，分析转子蠕变疲劳损伤，得出以下结论。

1）转子所受等效应力集中在转子尾缘部分转子与底座的连接处，该部位更易损坏。

2）叶片与底座通过半径为2.3 mm的圆弧连接，能够最大减小应力集中。

3）基于调节级存在部分进汽的特殊情况，重点对比了采用全周流道仿真与采用单流道仿真的差异，发现在全周流道仿真模拟下，转子所受等效应力比单流道情况大约13%。

4）稳态工况下当不同喷嘴组入口温度和压力不同时，最大等效应力明显增加。当单个喷嘴组与其余3个喷嘴组边界条件相差50 ℃时，最大等效应力提升约24%；相差100 ℃时，最大等效应力提升约42%。

5）在升负荷速率为5%THA/min的瞬态工况下，转子低周疲劳损伤相比于升负荷速率为2%THA/min时增加约3倍；相较于稳态工况，每天增加一次速率2%THA/min的从半负荷到满负荷的升负荷过程，综合损伤增加38%左右。

基金

收起

珠海市产学研合作项目(2220004003010)
中央高校基本科研业务费专项资金资助(21622420)

参考文献

收起

文献

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排序方式：

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2024年第53卷第10期

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doi: 10.19666/j.rlfd.202403060

接收时间：2024-03-02
首发时间：2026-03-05
出版时间：2024-10-25

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作者

出版历史

收稿日期：2024-03-02

基金

Zhuhai Industry-University-Research Cooperation Project(2220004003010)

珠海市产学研合作项目(2220004003010)

Fundamental Research Funds for the Central Universities(21622420)

中央高校基本科研业务费专项资金资助(21622420)

作者信息

^1.暨南大学重大工程灾害与控制教育部重点实验室国际能源学院（能源电力研究中心），广东　珠海　519070

^2.清华大学能源与动力工程系，北京　100084

^3.怀柔实验室山西研究院，山西　太原　030006

^4.广东珠海金湾发电有限公司，广东　珠海　519050

^5.山西国锦煤电有限公司，山西　交城　030500

通讯作者:

王卫良（1982），男，教授，主要研究方向为高效热力系统、火力发电节能降碳、“碳中和”与能源发展战略等，wangwl@jnu.edu.cn。

参考文献

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https://castjournals.cast.org.cn/joweb/rlfd/CN/10.19666/j.rlfd.202403060

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2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

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TxT

静子网格数/万	转子网格数/万	动叶力矩/(N·m)	力矩误差/%
26.8	32.6	459.2
15.4	19.9	459.7	0.11
12.2	15.7	462.9	0.80
8.6	10.8	467.0	1.70
5.4	6.9	481.2	4.80

静子网格数/万

转子网格数/万

动叶力矩/(N·m)

力矩误差/%

26.8

32.6

459.2

15.4

19.9

459.7

0.11

12.2

15.7

462.9

0.80

8.6

10.8

467.0

1.70

5.4

6.9

481.2

4.80

工况	喷嘴组	入口温度/℃	入口压力/MPa	出口压力/MPa
96.5%THA	S1	538.0	16.50	11.93
S2	538.0	16.50	11.93
S3	538.0	16.50	11.93
S4	516.2	14.20	11.93
88.8%THA	S1	538.0	16.50	10.98
S2	538.0	16.50	10.98
S3	504.0	12.85	10.98
S4	504.0	12.85	10.98
74.7%THA	S1	538.0	16.50	9.23
S2	486.0	11.15	9.23
S3	486.0	11.15	9.23
S4	486.0	11.15	9.23

工况

喷嘴组

入口温度/℃

入口压力/MPa

出口压力/MPa

96.5%THA

538.0

16.50

11.93

538.0

16.50

11.93

538.0

16.50

11.93

516.2

14.20

11.93

88.8%THA

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538.0

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9.23

486.0

11.15

9.23

486.0

11.15

9.23

486.0

11.15

9.23

线性膨胀/(×10^–6/℃)	热导率/(W·(m·k)^–1)	弹性模量/GPa	定压比热/(J·(kg·K)^–1)	抗拉极限/MPa
11.82	29.1	198	721	689

线性膨胀/(×10^–6/℃)

热导率/(W·(m·k)^–1)

弹性模量/GPa

定压比热/(J·(kg·K)^–1)

抗拉极限/MPa

11.82

29.1

198

721

689

半径/mm	等效应力/MPa
0	523.5
1.0	258.8
2.3	227.2
2.8	234.9
3.0	242.8

半径/mm

等效应力/MPa

523.5

1.0

258.8

2.3

227.2

2.8

234.9

3.0

242.8

温度/℃	应力/MPa （时间为10 000 h）	应力/MPa （时间为100 000 h）
454	517	462
482	442	372
510	365	276
538	277	199
566	193	124

温度/℃

应力/MPa
（时间为10 000 h）

应力/MPa
（时间为100 000 h）

454

517

462

482

442

372

510

365

276

538

277

199

566

193

124

幅度	不同变工况速率
50%THA~100%THA	5.8×10^–5	2.3×10^–4
50%THA~75%THA	4.1×10^–5	1.4×10^–4
75%THA~85%THA	3.2×10^–5	4.7×10^–5
85%THA~95%THA	3.8×10^–5	5.7×10^–5
95%THA~100%THA	2.6×10^–5	4.0×10^–5

幅度

不同变工况速率

2%THA/min

5%THA/min

50%THA~100%THA

5.8×10^–5

2.3×10^–4

50%THA~75%THA

4.1×10^–5

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5.7×10^–5

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