中压进汽腔体内部流场的数值与实验研究

结合数值计算和实验测试方法获得了某超超临界机组中压缸进汽腔体的内部流场数据,数值结果和实验结果都发现,左右对称的中压缸进汽腔体,其流场呈现左右不对称特点;数值计算中曾出现的左右对称结构为不稳定形态,容易进入稳定的非对称流场结构.进汽腔体出口具有明显的周向流动角度,而且流动参数周向分布不对称,这将对下游叶片运行产生影响.本研究将为改进进汽腔体的设计提供参考.     

中压进汽腔的流场数值模拟比较

通过数值模拟计算,对中压对称进汽和切向进汽两种结构的流场进行了分析比较,结果表明,单一切向进汽腔的总压损失更小,出口汽流角的周向分布均匀度更好。更进一步,为整体评估中压进汽腔的流场以及对叶片级的流动影响,对中压进汽腔及第1级叶片的整体流体域流场情况进行了分析比较,结果表明,采用大几何角静叶的切向进汽腔气动性能最优;当采取切向进汽腔时,需合理选择第1级静叶几何角并耦合计算,才能实现进汽腔的气动优化。     

蜗壳周向流动非均匀性对可调向心涡轮性能的影响

基于蜗壳周向流动不均匀的特性,建立增压器涡轮级全周计算模型,并与试验数据进行对比,验证数值计算结果的有效性.在此基础上,根据试验数据确定边界条件进行三维黏性数值计算,重点探讨蜗壳周向流动非均匀性对可调向心涡轮内部流场的影响.计算结果表明:该增压器蜗壳周向流动的非均匀性导致导叶和叶轮内部的流场分布出现周向不均匀的特性,即导叶入口气流角周向分布变化较大,叶轮各叶片负荷和各通道流量均呈现周向分布不均匀的特点.个别叶片负荷突变,有可能诱发叶片振动,降低涡轮使用寿命.     

核电汽轮机高压级内非定常流动对自发凝结的影响

为研究核电汽轮机高压级内非定常流动对湿蒸汽凝结流动液滴直径、压力以及湿汽损失等参数分布的影响,采用湿蒸汽非平衡凝结相变模型,对定常与非定常流动状态下湿蒸汽自发凝结流动进行三维数值分析。结果表明:非定常凝结流动趋于稳定时,各项参数的分布呈现周期性变化规律。非定常流动的动静干涉现象导致周向流场具有非均匀性,湿蒸汽级内的轴端功率下降0.266%。非定常流动过程中的静叶尾迹现象致使下游动叶通道内自发凝结的液滴直径减小。非定常凝结流动的压力位势作用使得动叶出口平均压力提高。非定常流动引起湿蒸汽凝结的热力学损失与制动损失分别升高62.27%和1.88%,疏水损失降低0.233%。     

侧向进汽对下游级组性能影响的数值研究

通过对某可调侧向进汽机组全三维流场计算分析发现:侧向进汽会导致下游级组扭矩和流量沿周向分布不均匀,在相同的进出口条件下,侧向进汽的影响级组通流能力明显减小,减少了11.9％,输出功率减少28.4％,效率降低18.8％;相同进出口流量条件下,动叶局部最大扭矩为均匀进汽的1.55倍左右,对叶片强度提出了较高的要求,效率降低17.9％.对侧向进汽机组的设计要充分考虑周向不均匀特性对机组气动性能的影响和对强度考核的要求.为侧向进汽机组通流设计提供了一定参考和指导方向.     

压气机静叶栅流场畸变试验可行性探索及流场分析

为了能够通过叶栅试验研究总压畸变对压气机静叶流场结构的影响,本文在已有研究成果的基础上,提出通过改变局部进口导叶安装角来实现静叶进口不均匀流场的试验方法,并采用数值模拟研究了不同条件下静叶流场变化情况。研究表明,采用可调导叶实现静叶前气流角周向不均匀的流场是可行的。随着4号导叶安装角的减小,静叶进口气流角、密流等参数趋于周向不均匀,但各参数不均匀的形式略有不同;流动损失主要由导叶尾迹和泄漏流引起,4号导叶安装角的减小使损失增大,从而加重了下游6号和7号静叶吸力面的分离,恶化了下游流场。     

回热抽汽对上游级气动性能影响的数值研究

针对某型机组高压缸带有抽汽结构的两级叶栅流道,进行了考虑全周叶片通道的数值模拟,研究了抽汽系统对汽轮机内流动特性的影响。结果表明,抽汽对于上游级静叶流动的影响较弱,气动参数没有出现明显的周向不均匀性,但是对上游级的动叶气动参数沿周向分布的均匀性产生了明显影响,并降低了上游级的气动性能。     

低压缸进汽蜗壳气动性能试验研究

为了研究汽轮机低压缸进汽蜗壳气动性能,将某机组低压进汽蜗壳进行吹风实验研究。分析发现周向速度在三维速度矢量中占据主导,带导流结构出口速度更均匀,不带导流气流角更均匀,进汽蜗壳的流动损失随流量增加而上升,横置导叶全周进口流场不均匀,且随着流量的增大而增强。     

弯叶片对压气机静叶根部间隙泄漏流动的影响

研究了弯叶片对压气机静叶根部泄漏流动的影响机理.对比分析了采用弯叶片后,根部间隙泄漏涡的运动轨迹、旋涡强度的差异以及对吸力面附面层发展的影响;从根部最大负荷位置以及逆压梯度等参数的变化,分析了造成泄漏流动变化的原因;从出口截面的轴向速度分布以及出口气流角沿叶高分布的变化,分析了静叶根部采用弯叶片后对流动匹配的影响.结果表明:正弯叶片使泄漏涡强度减弱,提高了下端壁的通流能力,改善了静叶出口气动参数的均匀性,减少了能量损失,尤其是使近端壁处轴向速度增大,有利于原型压气机根部的流动匹配.     

有关叶栅损失的探讨

介绍了叶栅损失的构成和影响因素 ,对叶片的斜置和复合斜置 ,平铣汽道及圆弧汽道对叶栅损失等的影响 ,静叶的气动性能对级特性的影响等进行了分析和探讨。