正弯静叶片对跨声速高压涡轮级内激波强度的影响

采用弯叶片技术对跨声速高压涡轮原型直叶片进行了正弯叶片造型,并且对直叶片及正弯静叶的跨声速高压涡轮级进行了三维数值模拟,分析了静叶正弯对尾缘激波强度以及整个高压涡轮级效率的影响。结果表明,对静叶进行正弯有利于削弱高压涡轮静叶端部激波强度,进而减小了静叶端区的分离,提高了整个高压涡轮级的效率。     

汽轮机新型高压级隔板静叶栅结构分析

汽轮机高压级隔板静叶栅的通流效率和强度是决定汽轮机经济性能及安全运行的重要因素。根据常规设计中高压级隔板与新型结构的对比,分析新型高压级隔板静叶栅在高温、高压热电联产汽轮机设计过程中气动特性、强度等方面的优势。     

Bezier函数型径向弯叶片及其在AP1000核电常规岛前置泵中的应用

基于Bezier函数叶片造型设计方法,针对AP1000核电常规岛前置泵大容量高参数的特性,提出性能优良的"正弯叶片"和"反弯叶片"两种叶片径向弯曲结构。通过CFD技术并结合试验方法对上述两种径向弯叶片的水力特性进行研究。结果表明:叶片径向弯曲使叶片负荷沿叶高重新分布是提升AP1000前置泵性能的主要因素;在设计工况下,"正弯叶片"相对于传统"直叶片"扬程提高12 m,效率提高0.6%,相对于"反弯叶片"扬程提高17 m,效率提高0.7%,满足AP1000核电机组常规岛前置泵性能提升要求。     

端弯控制扩压叶栅角区分离的机制分析

为了进一步揭示端弯叶片技术对角区分离流动的控制机制,应用商业软件Numeca对某地面重型燃气轮机压气机末级静叶进行了数值模拟,详细对比分析了采用端弯叶片技术与弯叶片技术后对原型叶栅壁面压力场以及出口总压损失分布的影响。研究结果表明,端弯叶片技术与弯叶片技术均能缓解端部角区分离流动。与弯叶片相比,相同弯角的端弯叶片具有相同的驱动附面层向叶展中部的迁移能力。端弯叶片通过合理地调整弯高与弯角沿流向的变化,有效地控制了端区附面层的发展,因此端弯叶片具有更好的控制角区分离以及降低静叶总压损失的能力。     

复杂三维气动布局在高负荷压气机中应用的数值模拟

为了充分发挥主被动控制技术融合的复杂气动布局在高负荷压气机中的应用潜力,通过数值模拟的方式,设计了多台采用不同气动布局方式的单级高负荷压气机进行对比研究。研究结果表明,在静叶中融合应用三维叶片造型技术时,端弯叶片前缘所呈现的反弯形态会导致静叶损失增加,但端部气流角更好的匹配保证了压气机失速裕度的提高。在端弯叶片设计基础之上叠加应用正弯造型可以抵消由于端弯而导致的前缘反弯形态,并有效降低总压损失,进一步提高失速裕度。通过调节进口预旋,动叶的逆压梯度降低,效率得到较大幅度的提升。此时静叶将承担更多的静压升,可以通过叠加应用附面层抽吸技术来保证静叶的正常工作。在正弯曲造型的静叶栅中叠加应用仅在吸力面角区抽吸的主动流动控制结构,在负攻角的来流条件下,分离流动控制效果相对不明显。     

高压脉冲直流等离子体电源的研制及其放电特性

为满足高超声速磁流体流动控制实验研究的需要,采用同步高压脉冲电离和直流维持放电技术,研制了一种适用于高超声速激波风洞实验系统的高压脉冲直流等离子体电源。首先进行了静止低气压条件下的放电特性研究。通过高速电荷耦合器件(charge coupled device,CCD)可以发现:初始时刻直流放电强烈,放电电流达到16A;随着电容储存能量的消耗,放电电流逐渐减小,放电强度缓慢减弱,直至完全消失,放电形状近似为一圆形。然后进行了高超声速气流中无磁场激励、磁流体(magnetohydrodynamics,MHD)逆气流减速激励和MHD顺气流加速激励条件下的放电特性研究,提出了用于高超声速激波风洞实验系统的MHD激励强度判定标准。研究结果表明:高超声速气流中施加磁场能够起到稳弧的作用,有磁场激励条件下的电源能量消耗约是无磁场激励条件下的3～4倍;MHD加速激励同MHD减速激励的功率相等,而MHD加速激励的电源能量消耗高于MHD减速激励的电源能量消耗。     

概率设计法在汽轮机直叶片级热力设计中的应用

提出了汽轮机直叶片级热力性能的概率设计法。该方法以现有汽轮机直叶片级的热力设计的计算公式为基础,把叶片级的热力设计量根据实际情况处理为随机变量,把概率论和统计学应用于直叶片级的热力设计,旨在准确分析设计和制造因素离散性对叶片级内功率和相对内效率的影响。文中给出了汽轮机直叶计片级３０个热力设计量的均值和标准差的计算公式和应用实例。     

1100MW水氢氢汽轮发电机多级风扇动叶改型数值研究

1 100 M W水氢氢汽轮发电机,其多级风扇动叶采用变截面扭叶片、静叶采用等截面直叶片,用三维数值模拟的方法,研究在静叶保持不变,而动叶采用等截面直动叶代替目前变截面扭动叶的可行性。     

F级中低热值燃料燃气轮机透平部分气动方案优化设计与分析

通过一维计算和准三维计算,对地面重型F级中低热值燃气轮机透平进行了方案设计与优化。由一维优化结果指导准三维计算,并对结果进行优化。计算结果表明,通过一维优化计算,效率提高0．8％,末级更接近轴向出气,在第2、3级静叶流道存在跨声速流动;准三维计算结果中,由于第1级冷却空气量较大,冷却空气掺混损失在总损失中占有较大比例,二次流损失是影响总损失沿叶高分布的重要因素;准三维优化使损失降低,在第3级静叶中,损失较优化前大幅度降低。参考一般F级的透平气动设计的经验,讨论燃气轮机方案设计,探讨如何选择确定一维参数、准三维参数,并进行优化,从而为燃气轮机的透平部分的工程设计提供参考。     

轴流风扇中采用复合材料静叶片的可行性研究

通过建立有限元模型,分别对复合材料静叶片的强度、模态和疲劳寿命进行计算分析。经过与安全值或限定值的比较,确定1000 MW级水氢冷发电机轴流风扇使用复合材料静叶片的可行性,为后期实物产品的型式试验提供理论依据。     

空气透平试验台风源能力计算

通过空气透平级试验台,可研究试验级的效率与速比变化关系曲线、根顶部反动度与速比的变化关系曲线和级反动度、出口角度、出口速度、能量损失系数、级相对内效率等沿叶高分布等,并通过详细流场测试,研究不同叶型及不同流型对二次流的影响,进而研究叶栅通道内的流动损失。阐述了建立空气透平试验台所需风源的能力和试验级功率等的计算方法,并以600MW及1000MW机组的中压末级、高压末级作为模型试验级,计算了单级空气透平试验强所需风机的流量和压头,以及水力测功器的转速及测功范围。     

Computational Study on the Effect of Shroud Shape on the Efficiency of the Gas Turbine Stage

The last stages of powerful power gas turbines play an important role in the development of power and efficiency of the whole unit as well as in the distribution of the flow parameters behind the last stage, which determines the efficient operation of the exhaust diffusers. Therefore, much attention is paid to improving the efficiency of the last stages of gas turbines as well as the distribution of flow parameters. Since the long blades of the last stages of multistage high-power gas turbines could fall into the resonance frequency range in the course of operation, which results in the destruction of the blades, damping wires or damping bolts are used for turning out of resonance frequencies. However, these damping elements cause additional energy losses leading to a reduction in the efficiency of the stage. To minimize these losses, dampening shrouds are used instead of wires and bolts at the periphery of the working blades. However, because of the strength problems, designers have to use, instead of the most efficient full shrouds, partial shrouds that do not provide for significantly reducing the losses in the tip clearance between the blade and the turbine housing. In this paper, a computational study is performed concerning an effect that the design of the shroud of the turbine-working blade exerted on the flow structure in the vicinity of the shroud and on the efficiency of the stage as a whole. The analysis of the flow structure has shown that a significant part of the losses under using the shrouds is associated with the formation of vortex zones in the cavities on the turbine housing before the shrouds, between the ribs of the shrouds, and in the cavities at the outlet behind the shrouds. All the investigated variants of a partial shrouding are inferior in efficiency to the stages with shrouds that completely cover the tip section of the working blade. The stage with a unshrouded working blade was most efficient at the values of the relative tip clearance less than 0.9%.     

回热抽汽对前后级总体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,指出抽汽对抽汽点上游级的影响大于对其下游级的影响。抽汽使得上游级动叶进口汽流冲角向负值移动,动叶后压力降低,同时降低了下游级接近抽汽管的流道前半部分的静压。     

聊城2号机(600MW)高压转子叶片脱落的故障诊断

论述了聊城2号机组3000r/min稳定期间出现的机组异常振动,并根据振动特征正确诊断高压缸质量不平衡—高压第五级一叶片突然脱落的故障。     

超超临界汽轮机末级叶片的强度及振动特性分析

针对超超临界汽轮机末级叶片普遍采用的整圈自锁扭叶片结构,利用有限元法及试验方法分析了叶片强度及振动特性。     

汽轮机通流效率与机组热耗率关系的计算

建立汽轮机组变工况热力计算程序,并给出各缸效率与热耗率关系的数学模型,对上海汽轮机厂600 MW超临界汽轮机进行热力计算,分析通流性能变化与热耗率的关系。计算结果显示:级组效率变化与热耗率及本缸效率变化量成线性关系;级组承担功率越大、越靠近排汽端,则级组效率变化对热耗率与本缸效率的影响越大;低压缸效率改变对热耗率的影响最大,高压缸其次,中压缸最低;基于数学模型的计算结果与变工况热力计算基本一致,表明该数学模型计算精度很高。     

1200mm单只模型叶片强度分析

汽轮机末级长叶片的设计研究足超超临界汽轮机关键技术之一。应用有限元方法建立1200mm单只长叶片模型,计算了在考虑叶根与轮槽接触情况下非线性强度。计算结果表明,在超速情况下叶片强度是安全的。     

旋转叶片气膜冷却效果的数值研究

采用数值模拟方法研究了静止和旋转涡轮叶片表面不同工况下的气膜冷却效果,计算给出了吹风比M=1.0、1.5等工况下静止和旋转叶片压力面、吸力面的气膜冷却效率,以及不同射流孔下游的气膜冷却效率,并分析了旋转和吹风比对气膜冷却效果的影响。结果表明：静止叶栅,M=1时叶片气膜冷却效果较好,旋转叶栅,M=1.5时叶片气膜冷却效果较好;叶栅在高速旋转时,冷却气流对射流孔附近区域影响不大,叶片尾缘附近气膜冷却效率呈现先增大后减小的趋势;叶片高速旋转时,产生的离心力使冷却气流流向叶顶区域,靠近叶顶区域的气膜冷却效率值较高。