重型燃?xì)廨啓C工業(yè)的發(fā)展與展望

重型燃?xì)廨啓C工業(yè)的發(fā)展與展望

0我國跨界競爭現(xiàn)狀簡而言之，無論類型的航空氣氣中氣、新興氣、重型（發(fā)電）氣、車輛和工業(yè)氣、船舶和各種小型氣的總稱。自1939年世界第1臺發(fā)電用重型燃?xì)廨啓C在瑞士誕生以來,重型燃?xì)廨啓C制造和發(fā)電產(chǎn)業(yè)在全球迅速發(fā)展,目前基于燃?xì)廨啓C及聯(lián)合循環(huán)電站的發(fā)電量約占全球發(fā)電總量的22%,且還在穩(wěn)步增加。迄今為止重型燃?xì)廨啓C主要燃用天然氣和燃油,同時也在大力開發(fā)燃用煤氣化合成氣等富氫燃?xì)饽酥良儦涞娜細(xì)廨啓C,以擴大重型燃?xì)廨啓C燃料的范圍;與此同時,表征重型燃?xì)廨啓C技術(shù)水平的燃?xì)鉁囟群蛪罕燃盁嵝蔬€在不斷提高,單機容量繼續(xù)加大。目前最先進的重型燃?xì)廨啓C單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)的熱效率已分別達(dá)到了40%-41%和60%~61%,成為所有熱–功轉(zhuǎn)換發(fā)電系統(tǒng)中效率最高的大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電方式。國內(nèi)外科技界與產(chǎn)業(yè)界已認(rèn)識到,重型燃?xì)廨啓C將是21世紀(jì)乃至更長時期內(nèi)能源高效轉(zhuǎn)換與潔凈利用系統(tǒng)的核心動力裝備。我國重型燃?xì)廨啓C行業(yè)進入了大發(fā)展的新階段我國重型燃?xì)廨啓C產(chǎn)業(yè)建立于20世紀(jì)50年代,與發(fā)達(dá)國家相比起步并不晚,但是六十多年來行業(yè)的發(fā)展基本呈馬鞍型,目前與發(fā)達(dá)國家差距很大。在早期階段(1950—1970),我國在消化吸收前蘇聯(lián)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主設(shè)計、試驗和制造燃?xì)廨啓C,開發(fā)出200~25000kW多種型號的燃?xì)廨啓C,包括車載燃?xì)廨啓C、機車燃?xì)廨啓C和重型燃?xì)廨啓C等,培養(yǎng)了我國第1代燃?xì)廨啓C核心技術(shù)自主研究開發(fā)、試驗研究、產(chǎn)品制造和工程服務(wù)技術(shù)隊伍,全行業(yè)技術(shù)水平進步很快;在中期階段(1980—2000),由于全國油氣供應(yīng)嚴(yán)重短缺,國家不允許使用燃油/燃?xì)獍l(fā)電,重型燃機失去市場需求,全行業(yè)進入低潮,全國除保留南京汽輪機廠一家重型燃機制造廠外,其他制造企業(yè)全部退出,人員和技術(shù)流失,大學(xué)燃機專業(yè)改行,人才培養(yǎng)和國家研發(fā)投入基本停止,與國際水平差距迅速拉大。近期階段從2002年開始,隨著西氣東輸和進口液化天然氣(LNG)的增加,我國啟動了重型燃?xì)廨啓C國內(nèi)市場需求,通過引進了國外先進的F/E級重型燃機制造技術(shù),并成功實現(xiàn)了國產(chǎn)化制造,滿足了我國電力工業(yè)的需要,至2013年底全國燃機電站裝機超過34000MW,約占全國發(fā)電總裝機容量的3%。按照我國國民經(jīng)濟發(fā)展前景,在未來長時期內(nèi)我國發(fā)電總裝機還需要大幅度增加,同時我國電力工業(yè)面臨的資源、環(huán)境壓力與日俱增。減少煤炭消耗,增加綠色、可再生、低碳發(fā)電的比例,最終達(dá)到大幅度減少二氧化碳和污染排放,構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的能源電力系統(tǒng),已經(jīng)成為全民的共識。在這個歷史進程中,重型燃?xì)廨啓C在我國迎來了前所未有的發(fā)展機遇。1中國的電氣工業(yè)需要大量的機車1.1燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電效率較高2013年我國國民經(jīng)濟的總規(guī)模名列世界第二,發(fā)電設(shè)備總裝機已經(jīng)達(dá)到12.3億kW,為世界第一,但人均發(fā)電裝機和人均用電量大約為美英德法日等發(fā)達(dá)國家的1/4~1/3。為了實現(xiàn)我國的工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化,我國電力工業(yè)還將繼續(xù)擴大規(guī)模,據(jù)預(yù)測到2030年我國發(fā)電總裝機將再翻一番,約達(dá)到25億kW。燃用天然氣的燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)是人類已經(jīng)掌握的高效潔凈發(fā)電技術(shù),目前最先進的聯(lián)合循環(huán)電站效率高達(dá)60%~61%,NOx排放降低到15mL/m3甚至個位數(shù),沒有SOx和粉塵排放,二氧化碳比排放只有超臨界燃煤電站的約40%。由燃用天然氣的燃?xì)廨啓C組成的熱電冷多聯(lián)供系統(tǒng)的能源利用效率可達(dá)75%,是分布式發(fā)電和區(qū)域能源系統(tǒng)的主要形式。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和城鎮(zhèn)化的推進,我國電力工業(yè)對燃?xì)廨啓C的需求將是巨大的。1.2燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站wy2013年我國天然氣消費是2004年的4倍,達(dá)到1676億m3,最近國務(wù)院提出到2020年要達(dá)到4000億m3。世界各國使用天然氣的現(xiàn)狀是發(fā)電約占1/3,按照此比例,到2020年,我國天然氣工業(yè)可以為1.6億kW燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)電站提供足夠的燃料。目前我國正在有序發(fā)展煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC電站)、多聯(lián)產(chǎn)和煤化工產(chǎn)業(yè),其中也要采用燃?xì)廨啓C,再加上石油化工和冶金工業(yè)生產(chǎn)過程中需要的燃?xì)廨啓C,未來十年內(nèi)我國天然氣工業(yè)和其他工業(yè)需要的重型燃?xì)廨啓C的市場規(guī)?？梢赃_(dá)到(4000~5000)億元(人民幣)。1.3自主研發(fā)能力增加“十二五”期間,我國財政科技投入和全社會研發(fā)投入(R&D)持續(xù)增長,2013年已經(jīng)超過12500億元,占國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)的2%左右,在發(fā)展中國家處于領(lǐng)先地位。近十年來國家通過設(shè)立基礎(chǔ)研究、863、973項目等,對燃?xì)廨啓C的研發(fā)投入顯著增加。除了中央政府的投入之外,地方政府、企業(yè)和社會各界也積極參與到燃機的研發(fā)中,從而為發(fā)展燃?xì)廨啓C技術(shù)和產(chǎn)業(yè)提供強有力的資金保障。2國際能源技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢2.1心技術(shù)研發(fā)燃?xì)廨啓C研發(fā)技術(shù)難度大、投資大、周期長,在美德日法等國家,每一代產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究和核心技術(shù)研發(fā)都是在政府的資助下,組織相關(guān)企業(yè)、高等院校和科研機構(gòu)共同開展的,在核心技術(shù)取得突破之后,企業(yè)就進一步增加投資和研發(fā)力度,并發(fā)展為產(chǎn)品。目前燃用天然氣的E、F級重型燃?xì)廨啓C技術(shù)已經(jīng)基本成熟,H、J級產(chǎn)品也已經(jīng)進入市場,基礎(chǔ)研究與核心技術(shù)研發(fā)的重點是下一代更高溫度、超低污染的天然氣燃?xì)廨啓C,以及用于IGCC、多聯(lián)產(chǎn)、煤化工,以及未來近零排放的二氧化碳捕獲利用系統(tǒng)(CCS)中的富氫燃料乃至純氫燃料燃?xì)廨啓C(參見圖1)。美國能源部(DOE)在2005年同時啟動為期6年的“先進IGCC/H2燃?xì)廨啓C”項目和“先進燃?xì)渫钙降陌l(fā)展”項目。這2個項目以NOx排放3mL/m3的燃?xì)廨啓C為目標(biāo),主要研究內(nèi)容包括:富氫燃料/氫燃料的燃燒、透平及其冷卻、高溫材料、系統(tǒng)優(yōu)化等。歐盟2007年在其第七框架協(xié)議(FP7)中啟動了“高效低排放燃?xì)馊細(xì)廨啓C和聯(lián)合循環(huán)”重大項目,以氫燃料燃?xì)廨啓C為主要研究對象,預(yù)期為未來的近零排放和二氧化碳捕獲利用能源系統(tǒng)打下理論基礎(chǔ)。歐盟第七框架(FP7)在2008年又把“發(fā)展高效富氫燃料燃?xì)廨啓C”作為一項重大項目,旨在加強針對富氫燃料燃?xì)廨啓C的研究,為2015年實現(xiàn)其近零排放煤基IGCC系統(tǒng)奠定基礎(chǔ)。日本將高效富氫燃料IGCC系統(tǒng)的研究作為未來基于氫的清潔能源系統(tǒng)的一部分列入其為期28年的“新日光計劃”中(WE-NET),以效率大于60%的低污染煤基IGCC系統(tǒng)為目標(biāo)展開研究。2.2單循環(huán)及聯(lián)合循環(huán)效率表征燃?xì)廨啓C循環(huán)熱效率的2個主要參數(shù)是燃?xì)獬鯗嘏c壓氣機壓縮比。當(dāng)代F級重型燃?xì)廨啓C的燃?xì)獬鯗貫?400℃左右,單循環(huán)效率達(dá)到38%,聯(lián)合循環(huán)效率達(dá)到57%;先進的G/H/J級燃?xì)廨啓C燃?xì)獬鯗匾呀?jīng)達(dá)到1500~1600℃左右,單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)效率分別達(dá)到40%~41%和60%~61%(表1);未來級重型燃?xì)廨啓C燃?xì)獬鯗氐哪繕?biāo)是1700℃,其單循環(huán)和聯(lián)合循環(huán)效率將分別達(dá)到43%和64%左右。2.3燃燒結(jié)構(gòu)類型隨著透平進口溫度的提高,同時受到污染物排放的限制,G/H/J級重型燃?xì)廨啓C燃燒室的技術(shù)特征主要體現(xiàn)在高穩(wěn)定性、低排放以及燃料適應(yīng)性等方面。表2所示為國外公司燃用天然氣燃燒室的技術(shù)參數(shù),3家公司在先進燃燒室的結(jié)構(gòu)類型上都選擇了環(huán)管型燃燒室來保證燃燒的穩(wěn)定性,同時結(jié)合貧預(yù)混、多噴嘴和分級燃燒實現(xiàn)在較寬的工作范圍內(nèi)保持較低的污染物排放。為了減少冷卻所消耗的冷氣量,將空氣更好地用于組織燃燒和保證燃燒室出口溫度剖面,G/H/J級重型燃?xì)廨啓C燃燒室均采用了熱障涂層和先進的冷卻形式來保護燃燒室筒壁、提高冷氣利用率。燃燒組織是燃燒室設(shè)計的核心,先進燃燒室最大的特點是將旋流器和噴嘴合二為一,GE的Swozzle、西門子的SFI和三菱的VNozzle都是這樣的設(shè)計,如圖2所示。相比于以往的旋流器和噴嘴分離的設(shè)計,這種方式能夠使得燃料和空氣摻混更加均勻,減少火焰中的高溫峰值,同時能夠更好地穩(wěn)定火焰。2.4燃?xì)廨啓C壓氣機設(shè)計壓氣機作為燃?xì)廨啓C三大部件之一,其技術(shù)參數(shù)正向著高負(fù)荷、超大流量的方向發(fā)展。目前較為成熟的F級燃?xì)廨啓C壓氣機都屬于中低負(fù)荷設(shè)計,如三菱的M701F壓氣機平均級壓比為1.181,西門子的V94.3壓氣機平均級壓比為1.194,GE的9FA壓氣機平均級壓比為1.164。下表為GE、西門子、三菱公司最先進的G/H/J級重型燃?xì)廨啓C壓氣機的基本參數(shù)。從表3中可以看出,G/H/J級重型燃?xì)廨啓C的壓氣機級壓比基本都已達(dá)到1.25左右。高負(fù)荷壓氣機內(nèi)部存在強逆壓梯度,流動極為復(fù)雜。負(fù)荷的增加使得三維損失問題更加顯著,多級匹配和氣動布局難度增大,激波、轉(zhuǎn)捩、流動分離等更加不易控制。為了提高壓氣機負(fù)荷同時保證較高的部件效率,國外公司在其先進壓氣機設(shè)計中采取了多種措施,包括采用先進葉型(三菱的MCA、CDA葉型,西門子的HPA葉型)、三維葉片設(shè)計理念(尤其是前幾級跨音葉片的彎掠三維造型)以及多排可調(diào)葉片等等。冷卻是透平設(shè)計的關(guān)鍵,也是現(xiàn)代重型燃?xì)廨啓C最關(guān)鍵的核心技術(shù)之一,其難點在于透平的熱負(fù)荷在不斷地提高,而冷氣量卻極為有限。目前應(yīng)用較為廣泛的冷卻方式包括內(nèi)部強化換熱和氣膜冷卻,其幾何結(jié)構(gòu)和布置形式的變化都會對冷卻效果產(chǎn)生顯著影響。圖3為三菱公司從D級到J級透平葉片冷卻形式的發(fā)展過程,可以看到?jīng)_擊冷卻、全覆蓋氣膜冷卻和新型氣膜冷卻孔被用到了最新的產(chǎn)品中,各家公司都在全力挖掘這些冷卻形式的潛力來滿足更高溫度等級透平冷卻的需要。2.5鑄造技術(shù)的特點材料方面的進展,尤其是高溫合金及其加工方式的突破極大地推動了重型燃?xì)廨啓C的發(fā)展。透平葉片的精密鑄造技術(shù)就是典型的代表,從多晶、定向結(jié)晶到單晶,透平葉片能夠承受的燃?xì)鉁囟炔粩嗌仙?燃?xì)廨啓C整機的效率也不斷上升。圖4為三菱公司透平葉片材料的發(fā)展歷史,圖4很好地反映了材料發(fā)展與燃?xì)廨啓C產(chǎn)品進化的關(guān)系,同時也顯示出材料性能革新的難度(其研發(fā)周期要遠(yuǎn)長于燃?xì)廨啓C產(chǎn)品的更新?lián)Q代)。2.6燃?xì)廨啓C的運行環(huán)境正越來越豐富燃?xì)廨啓C不僅是21世紀(jì)天然氣發(fā)電的主要設(shè)備,同時也是許多高效潔凈能源動力系統(tǒng)的核心動力裝備,如IGCC發(fā)電與多聯(lián)產(chǎn)、分布式發(fā)電與熱電冷聯(lián)供、工業(yè)系統(tǒng)中余熱余能回收、高/焦?fàn)t煤氣、煤層氣、伴生氣、煉化尾氣等中低熱值燃?xì)獍l(fā)電、高溫氣冷堆核電等。燃?xì)廨啓C的工質(zhì)、循環(huán)及參數(shù)、燃料類型、功率大小和運行環(huán)境等正在迅速多樣化。例如:閉式循環(huán)、間冷、回?zé)?、再熱等?fù)雜循環(huán)燃?xì)廨啓C,蒸汽冷卻燃?xì)廨啓C,以各種中低熱值富氫燃料乃至氫為燃料的燃?xì)廨啓C,單機功率為300MW以上的超大功率和僅為幾百瓦的超小型燃?xì)廨啓C,在極端環(huán)境(沙漠、極地、核反應(yīng)堆內(nèi)等)下運行的燃?xì)廨啓C,以氦、濕化空氣和其他特殊氣體為工質(zhì)的燃?xì)廨啓C等。這些都有賴于對燃?xì)廨啓C的核心技術(shù)及相關(guān)交叉學(xué)科進行更為廣泛和深入的研究,科技界與產(chǎn)業(yè)界都面臨挑戰(zhàn)。3當(dāng)前和水平：中國3.1國外燃?xì)廨啓C制造技術(shù)的借鑒與示范為了滿足國內(nèi)對燃?xì)廨啓C電站建設(shè)的迫切需求,增大燃?xì)廨啓C設(shè)備本地制造的比例、減少工程造價和降低運營成本,從2003年3月起國家發(fā)展與改革委員會組織了3次F等級(~260MW)和E等級(~120MW)燃?xì)廨啓C的“打捆招標(biāo)”工作,總?cè)萘窟_(dá)20000MW(60多臺套)。國內(nèi)四大重型燃?xì)廨啓C制造企業(yè)借此引進了3家國外燃?xì)廨啓C公司的E級和F級重型燃?xì)廨啓C制造技術(shù),并均完成了機組總裝和廠內(nèi)空負(fù)荷試車(三菱和西門子燃?xì)廨啓C不需要廠內(nèi)空負(fù)荷試車)。這促進了近幾年我國燃?xì)廨啓C工業(yè)的發(fā)展,但引進的機種和國外先進水平相比還有很大差距,國外燃?xì)廨啓C制造企業(yè)通過提供熱端部件維修、備件以及其他技術(shù)服務(wù)獲取了巨額利潤,而我國制造企業(yè)由于沒有掌握燃?xì)廨啓C核心技術(shù)、不具備產(chǎn)品的自主研發(fā)和設(shè)計能力以及熱端部件的制造核維修能力,全行業(yè)處于產(chǎn)業(yè)鏈的低端,整體上不具備與國外企業(yè)競爭的能力。有鑒于此,“十五”期間,國家科技部通過863計劃支持開展了R0110(110MW)重型燃?xì)廨啓C設(shè)計研制,目前已完成首臺R0110燃?xì)廨啓C的設(shè)計、制造和帶負(fù)荷發(fā)電實驗,初步建立了重型燃?xì)廨啓C的設(shè)計、制造、材料、標(biāo)準(zhǔn)化體系。“十一五”期間,又通過863計劃支持開展了“中低熱值燃料R0110燃?xì)廨啓C研制及其在IGCC電站中的工程應(yīng)用示范”和“F級中低熱值燃料燃?xì)廨啓C關(guān)鍵技術(shù)與整機設(shè)計研究”,目前已經(jīng)完成了燃?xì)廨啓C的總體方案設(shè)計,正在進行部件的試驗和制造。3.2燃?xì)廨啓C基礎(chǔ)實驗研究平臺取得了一批不符合國外先進水平在基礎(chǔ)研究方面,“十一五”期間國家973計劃部署實施了2個大型研究項目。一是“燃?xì)廨啓C的高性能熱-功轉(zhuǎn)換關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)問題研究”項目,通過該項目的實施,在國內(nèi)建設(shè)了一批測量技術(shù)先進的機理性實驗研究平臺,開展了燃?xì)廨啓C相關(guān)基礎(chǔ)研究,獲得了一批基礎(chǔ)實驗研究數(shù)據(jù),在多級軸流壓氣機、燃燒室和空氣冷卻透平的流動、燃燒、傳熱機理以及設(shè)計理論等方面解決了一批關(guān)鍵科學(xué)問題,縮短了與國際先進水平的差距;二是“大型動力裝備制造基礎(chǔ)研究”項目,該項目研究了蒸汽/空氣雙工質(zhì)超強冷卻的機理,研制出F級透平高溫動葉片,初步構(gòu)建了盤式拉桿組合透平轉(zhuǎn)子系統(tǒng)設(shè)計體系,建成了重型燃?xì)廨啓C轉(zhuǎn)子綜合試驗系統(tǒng)。這兩個基礎(chǔ)研究項目雖然都取得了重要的成果,但還遠(yuǎn)不能滿足我國重型燃?xì)廨啓C行業(yè)發(fā)展對核心技術(shù)的需要。3.3大型試驗設(shè)施建設(shè)亟待完善我國燃?xì)廨啓C試驗設(shè)施總體上與世界先進水平的差距非常大,遠(yuǎn)不能滿足自主研發(fā)的需要。在基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究試驗設(shè)施方面,過去幾十年基本上處于各大學(xué)和科研機構(gòu)自發(fā)建設(shè)狀態(tài),而且以小型低參數(shù)的機理性基礎(chǔ)研究實驗設(shè)施為主,投資少、水平低,并存在大量的重復(fù)建設(shè),大型、高參數(shù)、測量技術(shù)先進、用于關(guān)鍵技術(shù)驗證的實驗研究設(shè)施十分稀缺。我國燃?xì)廨啓C制造企業(yè)十分需要在設(shè)計參數(shù)條件下對自主研發(fā)的壓氣機、燃燒室和透平部件的設(shè)計性能進行實驗驗證,但是這些試驗設(shè)施投資巨大、設(shè)計建設(shè)技術(shù)難度很大、運行維護成本很高,建設(shè)和運營這一類大型試驗設(shè)施是全行業(yè)面臨的巨大挑戰(zhàn)。近年來隨著自主研發(fā)的逐步深入,我國在大型試驗設(shè)施建設(shè)方面也取得了可喜進展,如中船重工集團703所和東方汽輪機公司都建成了驅(qū)動功率為25MW等級的多級軸流壓氣機實驗臺,也在規(guī)劃建設(shè)全尺寸燃燒室和透平冷卻高溫實驗臺等。此外,我國航空發(fā)動機設(shè)計研究所已經(jīng)建成了壓氣機、燃燒室和透平等部件的大型試驗設(shè)施,這些試驗臺的流量、溫度、壓力等參數(shù)雖然可以滿足航空發(fā)動機部件的試驗需要,但是試驗臺架不能與重型燃?xì)廨啓C實現(xiàn)通用。綜上所述,我國目前的燃?xì)廨啓C試驗裝置分散且不成體系,還沒有形成從基礎(chǔ)研究到關(guān)鍵技術(shù)驗證,直至部件性能試驗驗證的完整的試驗設(shè)施平臺。4中國重機車發(fā)展4.1基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究是自主產(chǎn)品研制的基石由于歷史原因,我國燃?xì)廨啓C基礎(chǔ)研究的水平和規(guī)模、核心技術(shù)儲備和人才培養(yǎng)能力還比較薄弱,還不足以支撐行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此我國重型燃?xì)廨啓C發(fā)展需在基礎(chǔ)研究先行的前提下,加快我國重型燃?xì)廨啓C自主創(chuàng)新體系的建設(shè),同時在此基礎(chǔ)上構(gòu)建具有競爭力的燃?xì)廨啓C產(chǎn)業(yè)體系。半個多世紀(jì)世界各國發(fā)展燃?xì)廨啓C產(chǎn)業(yè)的歷史經(jīng)驗表明,只有在基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究上取得了突破,真正掌握了核心技術(shù),才具有自主開發(fā)產(chǎn)品的能力;只有基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究達(dá)到世界先進水平,才有可能研制出世界先進水平的產(chǎn)品,要自主發(fā)展燃?xì)廨啓C,基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究必須先行。從行業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略和重點型號的技術(shù)要求出發(fā),要科學(xué)合理地制定和落實基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃;要按照國際通用的技術(shù)成熟度概念,確定不同基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究工作內(nèi)容、深度和驗收標(biāo)準(zhǔn),做好基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的對接,確保基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究成果的科學(xué)價值和實用效果,為下一步開展自主產(chǎn)品研制提供核心技術(shù)和人才儲備。此外,還要根據(jù)學(xué)科發(fā)展趨勢,鼓勵燃?xì)廨啓C學(xué)科前沿的探索性、前瞻性課題的基礎(chǔ)研究,力爭在燃?xì)廨啓C新概念、新方法、新技術(shù)、新材料的原始創(chuàng)新方面有所突破。4.2械內(nèi)流氣動力學(xué)與計算燃?xì)廨啓C技術(shù)復(fù)雜涉及面廣,從基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究角度可以劃分為如下10個學(xué)科及其交叉學(xué)科:燃?xì)廨啓C系統(tǒng)和工程熱力學(xué)、聲學(xué)、葉輪機械內(nèi)流氣動熱力學(xué)與計算流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、固體力學(xué)與轉(zhuǎn)子動力學(xué)、控制科學(xué)、材料科學(xué)、機械制造學(xué)和測量技術(shù)。根據(jù)我國重型燃?xì)廨啓C行業(yè)對核心技術(shù)的需求,基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究的重點應(yīng)圍繞熱端部件(燃燒室、透平)和控制系統(tǒng)的核心技術(shù)進行,包括部件的機理和性能、設(shè)計方法和設(shè)計準(zhǔn)則、試驗研究與測量技術(shù)、高溫與耐熱涂層材料及其加工工藝、熱端部件疲勞與壽命評估、熱端部件維修核心技術(shù)等。4.3項目建設(shè)內(nèi)容2013年國務(wù)院發(fā)布了《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃(2012—2030年)》,其中把“潔凈高效燃?xì)廨啓C實驗裝置”列為“十二五”啟動的項目之一。結(jié)合我國實際情況,該項目的內(nèi)容可包括如下3方面:1)建設(shè)燃?xì)廨啓C三大部件(壓氣機、燃燒室、透平)的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的實驗設(shè)施,進一步深入研究與探索三大部件的機理和關(guān)鍵技術(shù),重點發(fā)展葉輪機械內(nèi)流氣動熱力學(xué)與計算流體力學(xué)、傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、聲學(xué)等學(xué)科。2)建設(shè)燃?xì)廨啓C多學(xué)科和交叉學(xué)科的基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究的實驗設(shè)施,促進燃?xì)廨啓C系統(tǒng)和工程熱力學(xué)、固體力學(xué)與轉(zhuǎn)子動力學(xué)、控制科學(xué)、材料科學(xué)、機械制造學(xué)和測