Investigation of operational settings, environmental conditions, and faults on the gas turbine performance
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Gas turbine engines are complex mechanical marvels widely employed in diverse applications such as marine vessels, aircraft, power generation, and pumping facilities. However, their intricate nature renders them susceptible to numerous operational faults, significantly compromising their performance and leading to excessive emissions, consequently incurring stringent penalties from environmental regulatory bodies. Moreover, the deterioration of gas turbine performance is exacerbated by variations in working conditions based on operational settings and environmental conditions. Past studies have focused on certain working conditions that limit effectiveness in real-world applications where operational settings and environmental conditions vary during operations. The influence of these working conditions on the performance of gas turbines also needs to be assessed, as they can lead to different fault patterns resulting in unplanned maintenance, unnecessary maintenance costs, unsafe conditions and stringent penalties. This study uses the gas turbine simulation program to simulate a high-bypass turbofan engine inspired by Pratt & Whitney PW-4056, analysing the combined effects of operational settings and environmental conditions on engine performance while also incorporating simulations of common gas turbine faults like fouling and erosion in various locations and severities along the gas path. The model’s accuracy is confirmed by low mean absolute percentage errors of 0.004% of thrust at the cycle reference point and 0.15% and 0.28% at 2 km and 7 km altitudes, respectively, demonstrating the model’s robustness across varying operational scenarios. In conclusion, this research highlights the significant effects of operational settings and environmental factors on gas turbine performance, particularly impacting specific fuel consumption and thrust. The study reveals that operational settings and environmental factors significantly impact fuel consumption and thrust. Specifically, compressor fouling and low-pressure turbine erosion increase nitrogen oxide (NO x ) emissions by 4.5% and 11.1%, while fouling of nozzle guide vanes and high-pressure turbine erosion raise unburned hydrocarbon by 10.0% and 20.2%, and carbon monoxide (CO) by 3.2% and 5.2%, respectively, compared to a healthy engine. These insights highlight the importance of component-specific degradation in influencing gas turbine performance and emissions.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».