汽轮机回热抽汽对下游流场影响的数值研究

针对某型机组高压缸的抽汽结构及抽汽点后叶片流场,采用N-S方程进行全周全三维叶片通道的数值模拟,研究结果表明,抽汽对其下游静叶栅气动参数沿周向和径向的分布均有较大的影响,并且该影响随着向抽汽点的趋近而增大,但抽汽对叶片型面静压分布影响较小,不会影响叶片的加载形式。     

蒸汽轮机抽汽口流场的数值模拟

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口(从通流部分到抽汽管)的流场进行了研究,给出了流场模拟的数学模型及其解法。详细描述了从通流部分到抽汽管的各段内流场的结构。指出：由于抽汽的影响,在通流部分外径处抽汽缝进口前壁的位置形成了一个惯性涡区,相对于抽汽道其它部分来说,该旋涡区所造成的流动损失最大;在通流部分不但出现了参数的径向不均匀分布,也出现了参数的周向不均匀分布;集气室内形成了一对旋转方向相反的螺旋涡,并将计算结果与实验结果进行了比较。     

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。     

具有内置式加热器的凝汽器喉部流场的数值模拟

采用κ-ε模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某具有内置式加热器的凝汽器喉部的流场进行了三维数值模拟,得到了整个喉部流场的速度分布情况.结果表明,内置式加热器使凝汽器喉部出口流场速度分布的不均匀性加大,从而导致凝汽器热负荷的不均匀,最终影响到凝汽器的真空.该数值模拟结果对凝汽器喉部的完善化设计及改造,具有一定的指导作用.图3参9     

对凝汽式汽轮机进行抽汽供热改造的讨论

对２５ＭＷ以下凝汽机组的抽汽改造问题进行专题讨论，从量的概念上具体论述２５ＭＷ以下凝汽机组进行抽汽改造达到的目标，最后得出要求达到此目标汽轮机改造后的运行范围。     

抽汽压损对机组热经济性影响的通用计算模型

经过严格的数学推导，证明了抽汽压损对热经济性的影响等同于抽汽压损引起的加热器出口水焓和疏水焓变化对热经济性影响的线性叠加。根据热力系统热经济性分析的基本方程，针对不同型式的加热器，计算了疏水焓对汽轮机作功量和锅炉吸热量的影响。得出了分析疏水焓变化对热经济性影响的通用计算模型。结合已建立的加热器出口水焓对热经济性影响的通用计算模型，推导了抽汽压损对机组热经济性影响的通用计算模型。该模型具有通用性强，适于程序化的特点。算例验证了该方法的正确性。     

汽轮机厂用抽汽系统的节能效果评价

对厂用抽汽后汽轮机回热汽流分布进行了精确的局部热平衡分析，提出了基于热平衡概念的局部定量的分析方法；以汽轮机为对象．探讨了厂用抽汽与回热抽汽的差别。最后，以国产200MW机组暖风器用热为例，分析了抽汽参数、回水率及回水位置对经济性的影响。定量分析结果表明：为了改善常用抽汽的热量利用效果，可以从合理降低抽汽参数、提高回水率以及等(近)焓值回收疏水等几个方面加以考虑。图2表3参3     

汽轮机光轴迷宫式隔板汽封内部流场的数值模拟

采用数值方法研究了汽轮机低压整体加工尖齿和斜齿两种不同结构光轴迷宫式隔板汽封的三维内部流场。采用有限体积方法离散Navier Stokes方程,标准k ε两方程紊流模型封闭方程组。数值求解方法采用SIMPLE算法,迎风2阶格式求解对流项,迎风1阶格式求解扩散项。数值模拟结果证明了:在一定的隔板汽封轴向距离和相同的压力差条件下,齿数的减少导致泄漏量增加,同时揭示了光轴迷宫式隔板汽封内复杂的三维流场特性,为工程优化设计光轴迷宫式隔板汽封提供了理论依据和技术支撑。图5表2参4     

小机排汽对凝汽器喉部流场影响的研究

针对凝汽器喉部有低压加热器和汽动给水泵的小汽轮机排汽的布置形式,应用FLUENT计算软件,对某300MW汽轮机凝汽器的喉部流场进行三维数值模拟,分析凝汽器喉部出口流场的分布和能量损失系数的变化。结果表明:小机排汽的存在增大了喉部流场的不均匀性,在靠近小机排汽侧的出口截面又形成了两个局部低速区。小机排汽量从额定工况不断增加时,喉部的能量损失系数减小;反之,喉部的能量损失系数增大。小机排汽的入口位于低加以下时,排汽对喉部出口流场的影响较小,能量损失系数减小。该研究对于凝汽器喉部的完善化设计及改造具有一定的指导意义。     

汽轮机直齿与斜齿汽封内部流场的数值计算与结构优化

利用数值计算软件对汽轮机光轴直齿与斜齿两种结构的迷宫式汽封内部流场进行了数值研究,给出了汽封内部流动特性和漏汽量随相对齿间距和齿倾斜角度变化的规律.在汽封段轴向长度一定和相同的流动条件下,存在最佳齿数范围和倾角范围,它可使迷宫式汽封的漏汽量最小.     

高速旋转的汽轮机隔板密封内流体流动的模拟

采用数值求解粘性Navier-Stokes方程,研究考虑轴旋转效应的汽轮机高低齿迷宫式隔板密封内流体流动特性及其影响因素.采用有限体积方法离散控制方程,紊流模型采用标准κ-ε两方程模型进行求解.数值模拟了三种齿间距下不同压比时的高低齿迷宫式隔板密封内部的流场特性,并且计算了相应的无量纲流量系数.计算结果揭示了隔板密封内由于环形腔室和高低齿的作用导致密封内流体的动能有效地耗散为热能,起到了密封的作用.研究结果表明：在相同的几何结构下,压比的增加导致密封泄漏量的减小;在相同的压比条件下,密封的泄漏量随着齿间距的减小而减小.图6参4     

粗糙度对汽轮机喷嘴内流动影响的研究

汽轮机通流部分结垢会造成叶片粗糙、叶道截面改变,从而使汽轮机的经济性降低,严重时可能导致叶片损坏事故。以某300MW汽轮机高压级喷嘴为研究对象,利用基于有限元的有限体积方法,采用k-ε湍流模型对喷嘴内流动情况进行三维数值模拟。分析了粗糙度常数和粗糙度高度的影响情况,并将表面光滑时的模拟结果与理论计算结果进行对比验证。通过改变叶片的表面粗糙度来模拟汽轮机内不同程度的结垢情况,以分析叶片结垢对汽轮机喷嘴流动的影响。引入总压损失系数来分析粗糙度对喷嘴内损失的影响。     

超超临界汽轮机中压缸抽汽管路的数值模拟

采用ANSYS CFX软件对某超超临界汽轮机中压缸的抽汽管道系统进行了数值模拟,获得抽汽管道系统内部的速度场与压力场并进行了相应的分析.给出不同位置抽汽小管的流量和总压变化情况,分析了抽汽管道系统各段的流动损失.采用工程流动损失手册的计算方法对总压损失进行了计算,并将其结果与CFD的模拟结果进行了比较.结果表明：两者基本吻合,说明流动模型的选取与计算结果可信,可以指导实际流动损失的工程计算.     

汽轮机配汽设计的优化

根据现有汽轮机运行中出现的实际问题,对调节级不平衡汽流力和轴承静、动特性进行了理论计算,发现了汽轮机配汽方式对瓦温、瓦振、轴心位置等的影响机理,阐明了汽轮机配汽方式对轴系安全性的影响,并提出了汽轮机配汽的综合优化设计方法.结合现场运行实践,进一步全面系统地分析了配汽优化对机组安全性和经济性等各方面的影响.     

150 MW汽轮机高压缸级内流场的数值模拟

采用Numeca软件对带隔板汽封和叶顶间隙汽封的高压缸二、三级叶栅流动进行了数值模拟,并与不带汽封的二、三级叶栅流场进行了比较.结果表明,汽封泄漏损失使级效率显著下降,汽封出口处的低能流体使端壁的附面层变厚,端壁摩擦损失增大;隔板汽封出口处的气体周向速度较小,导致了较大的负攻角流动,它与下排叶栅的横向流动相结合大大促进了下通道涡的发展.