考虑汽封条件下汽轮机调节级多工况的数值研究

具有部分进汽特性的汽轮机调节级,其动叶围带顶部汽封齿后的泄漏流动同主流的相互作用,不仅影响机组的气动性能和效率,而且对机组的安全稳定性也有一定影响。基于三维黏性可压缩的Navier-Stokes方程对某150MW汽轮机调节级进行了全三维的数值模拟,建立了安装汽封齿全周流动模型,对不同进汽度下的汽轮机调节级内部流场进行了数值研究。结果表明:处于进汽段的动叶栅其流量和动叶扭矩都比较大,汽封内部流动总体是按照从动叶前缘向后缘的流动;而处于非进汽段的动叶栅,内部汽体基本处于呆滞状态,甚至存在蒸汽对动叶的扭矩为负值的情况,汽封内的流动方向改变,从动叶后缘向前缘发展。随着部分进汽度的降低,泄漏比例则显著增大,而轮周效率显著降低。     

亚临界600MW汽轮机调节级内流动规律的数值研究

对600MW亚临界汽轮机部分进汽下调节级的不同工况的气动性能进行了数值模拟。绘制了能量损失、静压、流动分布等随流量变化的曲线图,分析了调节级内的流动特点及流动损失产生的主要因素,为进一步提高汽轮机调节级气动性能奠定基础。     

低工况下轴流压气机可转导叶调节规律研究

以某型两级跨音速轴流压气机为研究对象,采用实验及数值模拟方法,针对非设计转速下可转导叶调节角度对压气机工作稳定性的作用规律展开研究。首先,通过与实验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性。其次,对三种不同调节角度下的压气机稳定工作裕度及内部流动机理进行了深入分析。结果表明:随着安装角由正到负调节,效率-流量曲线总体向左移动,压比-流量曲线向左下方移动,当可转导叶调节角度为-8°时,压气机喘振裕度由0°时的7.71%增加到8.24%。     

跨音速涡轮叶片成型方法的研究发展

随着叶轮机械向高膨胀比、高效率的方向发展,叶轮机械级内部越来越多地出现跨音速流动现象。利用数值计算模拟叶轮机械内部的超、跨音速流动,降低激波损失和强度,对提高超、跨音速叶轮机械的性能具有重要意义。     

前掠叶片叶栅内二次流动的数值研究

采用数值模拟技术详细地研究了不同掠高的某蒸汽轮机末级前掠叶片叶栅内部的二次流动。通过对计算结果的分析,讨论了该种叶栅内流动损失产生的机理。     

直接点火燃烧器煤粉二次混合冷态数值模拟

为掌握直接点火燃烧器第二级部分内部流动特征,应用Fluent6.1.22软件对浙江大学热能工程研究所的两级直接点火燃烧器第二级部分的内部紊流气固两相流动进行了数值模拟,采用标准k-ε紊流模型和壁面函数法模拟气相流动,采用双向耦合拉格朗日法追踪颗粒运动轨迹。对连续相速度和湍流动能分布特征以及颗粒相运动轨迹进行了分析,得出了不同工况条件下煤粉的混合状况和煤粉颗粒在整个混合区域内的分布规律。此结果对于燃烧器的现场运行及其优化设计都有一定的指导作用。     

带平衡孔结构透平级内部流动的数值模拟

采用NEMECA商用软件包之Fine/TURBO求解三维定常的Navier Stokes方程组,对带围带汽封、隔板汽封和平衡孔结构的蒸汽透平高压级内部的复杂三维流动进行数值模拟,采用多区域结构化网格,并对透平级进行适当的几何简化处理,着重对平衡孔结构内部的流动进行分析。     

调节级局部进汽对下游动叶气动负荷影响的数值研究

基于舰船用主汽轮机多工况、变转速、变参数的特点,应用商业软件CFX对具有3组喷嘴的复速级叶栅进行全周数值模拟,着重分析了调节级局部进汽对下游动叶气动负荷的影响,数值模拟结果表明,各个喷嘴组边界壁面的存在对流动具有较大影响,同时喷嘴叶栅Ⅰ的叶片型线的不同导致边界畸变对流动的影响更敏感。动叶叶栅的压力分布特点表明了尾迹低速区和主流低压区是形成动叶流动参数不稳定的主要因素,从而形成了叶栅内特有的非定常流动现象。     

上下游结构对喷嘴调节给水泵汽轮机调节阀组流动特性的影响

针对某喷嘴调节给水泵汽轮机调节阀组在额定工况时的三维蒸汽流动,采用计算流体力学方法对其进行数值模拟分析,以获取各调节阀均全开时阀组上下游结构对阀组管道内部稳态蒸汽流场的影响.计算中采用剪切应力输运模型(SST)来封闭湍流模型控制方程组,并采用多重参考坐标系法(MRF)计算获取调节级内动叶排通道区域的三维蒸汽流场.重点分析了各阀门通道内的压力损失水平、流量分配情况和过热蒸汽在调节阀组系统中的流动特性,以及多阀腔室、阀门出口下游扩压管路和弯管等部件内部的复杂三维流动特征.结果表明:调节阀流量主要由阀门下游喷嘴数量决定;调节阀距离阀组系统进口的距离对调节阀通流能力具有较大影响.     

轴向涡流燃烧器内部流动数值分析

以STAR-CD等计算分析软件为基础建立了一个基于完整真实的三维几何结构的燃烧器内部流动数值分析平台;利用数值模拟的方法,分别对两种不同二次风风口尺寸情况轴向涡流燃烧器的流场进行了数值模拟,以此来分析轴向涡流燃烧器内部流动情况。利用计算分析系统,可以分析燃烧器内部流动的一些主要特征,为电厂实际生产提供参考依据。     

汽轮机叶顶间隙内非定常流动的数值分析

为了分析叶顶间隙泄漏涡的影响范围、运行轨迹和强度的变化规律,以某汽轮机高压级为研究对象,采用SSTκ-ω湍流模型,应用PISO算法对叶项间隙内的非定常流动进行了数值模拟．结果表明：叶顶间隙泄漏流是有规律的周期性的非定常流动,泄漏涡的影响范围、运行轨迹和强度随时间和叶顶间隙的变化而变化;泄漏流对主流的影响呈现出从弱到强、再从强到弱的周期性变化规律;叶顶间隙泄漏涡在丁／4时刻的强度和影响范围均达到最大,在T／2时刻,静叶脱落涡和动叶吸力面前部的泄漏涡混合形成新的涡系,而动叶吸力面后部的泄漏涡却与其边界层的脱涡混合,离开吸力面．     

汽轮机内部除湿技术的发展

由于地热电站及核能发电的迅速发展,汽轮机低压缸所面临的湿蒸汽问题显得尤为突出,尤其是末几级动叶片长期受高速水滴的冲击．造成的水蚀、甚至断裂将影响汽轮机的安全运行。按照机内除湿位置及除湿方式的不同,论述了空心导叶抽吸、吹扫及加热除湿法、动叶表面槽道除湿法和加长动静叶间隙法、隔板装置除湿法等,概括了近三十年来,俄、英、德、美、法等国家内部除湿技术研究的进展和应用情况,以及与其相关的蒸汽湿度测量技术的发展,探讨了国内机内部除湿的研究状况及发展方向。     

湿蒸汽两相流动的非定常数值模拟

应用两相均质混合模型、湿蒸汽平衡相变模型以及双时间步长法,对某超临界汽轮机末级叶栅流场进行了全三维非定常的数值计算.计算结果表明:湿蒸汽流动与流场内的非定常特性密切相关,其定常计算结果与非定常的时均结果不相一致.由于动静叶干涉的影响,动叶栅出口由非定常计算得到的湿度值小于定常计算得到的结果.     

空冷汽轮机末两级变工况三维流动的数值模拟

采用三维粘性数值模拟方法对变工况下空冷汽轮机末两级流动进行了模拟,研究了效率和脱流高度等重要参数的变化规律,着重分析了设计点和小容积流量工况时的三维流场。通过分析了解了机组在变工况运行时末级流动的特点,为空冷汽轮机末级叫片的设计和优化提供了依据。图8参5     

运用现代CFD方法设计高效率的汽轮机(续前期)

论述了运用现代计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)技术设计高效率汽轮机的方法,典型应用的实例有全三维叶片级流场、叶片汽封和排汽蜗壳计算。计算结果和实际是相符的。进一步对结构性单元和非结构单元程序的计算结果进行了比较,已证明,非结构单元CFD程序用于复杂形状的流场计算时,结果与实际相当一致,并具有独特的功能。     

运用现代CFD方法设计高效率的汽轮机

论述了运用现代计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)技术设计高效率汽轮机的方法,典型应用的实例有全三维叶片级流场、叶片汽封和排汽蜗壳计算。计算结果和实际是相符的。进一步对结构性单元和非结构单元程序的计算结果进行了比较,已证明,非结构单元CFD程序用于复杂形状的流场计算时,结果与实际相当一致,并具有独特的功能。     

汽轮机动叶顶部间隙泄漏流动特性的数值模拟

以一个小展弦比轴流透平级为研究对象,采用数值方法对不同动叶顶部间隙情况下的间隙泄漏流动进行了分析,研究了间隙流和间隙涡的形成、发展及其对透平级性能的影响.以三维流线和极限流线为手段,分析了6种间隙尺寸下动叶顶部的泄漏流和泄漏涡造成的损失及其与主流掺混的过程.结果表明:动叶顶部间隙两侧压力面和吸力面之间的压力差使汽流从压力面被吸入间隙,跨过叶顶,进入相邻叶栅通道的吸力面,导致泄漏流动;与无间隙的情况相比,叶顶间隙的存在使上端壁处的流场发生明显变化,引起损失迅速增长;随着间隙的增大,泄漏涡的产生位置提前,强度增大,从而导致更大的流动损失.     

汽轮机故障诊断技术的发展与展望

回顾和总结了国内外汽轮机故障诊断技术的发展情况，指出了目前在汽轮机故障诊断研究中存在的问题，并从检测技术、故障机理等７个方面分析了今后可能取得进展的研究方向。     

汽轮机故障诊断技术的发展与展望

回顾和总结了国内外汽轮机故障诊断技术的发展情况,指出了目前在汽轮机故障诊断研究中存在的问题,并从检测技术、故障机理等7个方面分析了今后可能取得进展的研究方向。     

运用现代CAE工具开发大容量汽轮机的关键部件——末级长叶片

末级长叶片是汽轮机机组的关键部件之一.汽轮机的效率和末级叶片的排汽面积(叶片高度)息息相关.近年来伴随着高参数汽轮机以及半转速大容量汽轮机在国内的推广应用,一系列长度为1 000 mm以上的全速长叶片以及1 600 mm至1 900mm等级的半速长叶片的开发都被提上了议事日程,其中1 710 mm叶片是一个已经实际开发成功的产品.以其为例对长叶片开发所涉及的方法,包括一些针对长叶片的新思路,进行阐述,重点对采用现代CAE工具开发长叶片的过程进行了论述.通过比较不同方法得到的计算结果以及试验结果,证明当前将商业CAE程序应用到长叶片的工程研发领域,可以同时满足精度和效率的要求.