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超超临界汽轮机组固体颗粒冲蚀的数值研究 总被引:1,自引:0,他引:1
文章采用商用计算流体动力学软件CFX,针对某1000 MW汽轮机组,采用欧拉-拉格朗日法,数值模拟了高压缸首级通道内固体颗粒的运动特性,结果表明:不同粒径的固体颗粒对叶片的冲蚀有着不同的影响,固体颗粒直径越大,发生碰撞时的角度越大,撞击点位置越接近前缘.固体颗粒在静叶压力面、吸力面撞击点的撞击角度均在0°~15°之间.静动叶内的冲蚀区主要集中在压力面的中后部,并且静叶受冲蚀的程度远大于动叶.文章还对静叶出汽边采用Cr2C3抗冲蚀涂层后的流动情况进行了分析和比较,结果表明,采用Cr2C3抗冲蚀涂层对叶片气动性能影响不大. 相似文献
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以某600MW汽轮机再热第一级叶栅为研究对象,采用欧拉-拉格朗日法,数值模拟了其叶栅通道内固体颗粒的运动特性,研究了固体颗粒的运动规律,分析了固体颗粒对静叶片、动叶片的冲蚀特点。 相似文献
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对于不同机组,汽轮机调节级内部结构不尽相同,其中的固体颗粒冲蚀规律也会有区别.以某600MW汽轮机调节级叶栅为研究对象,采用欧拉-拉格朗日法,数值模拟了调节级静、动叶栅通道内固体颗粒的运动特性,研究了固体颗粒的运动规律,分析了固体颗粒对喷嘴叶片、动叶片的冲蚀.研究发现不同粒径的固体颗粒对叶片的冲蚀有着不同的影响,大粒径粒子造成的冲蚀占主要比例,小粒子甚至未对叶面发生碰撞;喷嘴内的冲蚀区集中在压力面的中后部;动叶内的冲蚀区位于压力面中后部以及柱形前缘,压力面中后部靠近叶尖部位的地方冲蚀最为严重. 相似文献
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建立了氧化铁颗粒撞击12Cr材料高温的冲蚀率模型,并与叶栅的三维流场和固体颗粒运动特性的数值计算方法一道,计算与分析了1台超临界汽轮机调节级喷嘴顶部采用平直子午面和收缩子午面两种情况下,氧化铁颗粒对于喷嘴叶片的撞击区域和撞击参数以及喷嘴表面的冲蚀量分布,结果表明:子午面收缩能够有效地减小叶片表面上受严重侵蚀的范围并降低最大当地冲蚀量。与平直子午面喷嘴相比,受严重侵蚀的区域面积降低约60%,最大当地冲蚀量降低约1 3。图13参7 相似文献
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含尘透平中冲蚀耦合叶片的振动频率的变化 总被引:1,自引:0,他引:1
透平叶片的振动频率变化影响到机组的安全运行,根据石英砂与催化剂颗粒对叶片冲蚀的试验现象和数值模拟结果.在基于多相流体动力学、冲蚀及透平叶片强度理论耦合的基础上,提出了持续冲蚀环境下研究叶片振动频率变化的方法。通过对某双级跨音速燃气透平的计算,预测了等截面静叶和变截面动叶自振频率在不同介质、不同浓度的颗粒的冲蚀下,叶片振动频率随时间的变化趋势,对冲蚀环境下含尘透平叶片振频的计算模型作出了修正。图8表1参4 相似文献
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《动力工程学报》2017,(10)
为探索减轻工业汽轮机末级叶片水蚀的主动控制措施,从气液两相流动的运动特性出发,研究了水滴在级环境下的运动特性与二次水滴侵蚀问题.通过比较静叶不同弯曲设计对二次水滴的影响,得到了弯叶片影响静叶表面水滴运动特性的机理,提出以弯叶片控制二次水滴撞击范围与强度的方法.结果表明:静叶反弯能够减小二次水滴在叶展中部的速度,这一作用对二次水滴在静叶表面的运动也适用;静叶反弯能够增大二次水滴在叶片两端的速度,有利于二次水滴顺利通过动叶栅通道,减少二次水滴对动叶的撞击;静叶反弯通过改变二次水滴速度分布,大幅降低了动叶顶部吸力侧的水蚀程度,静叶反弯25°可使动叶高侵蚀率区域面积减小90%以上. 相似文献
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Solid particle erosion (SPE) in an ultra-supercritical steam turbine control stage with block configuration is investigated
numerically, based on the finite volume method and the fluid-particle coupling solver. We apply the particle discrete phase
model to model the solid particles flow, and use the Euler conservation equations to solve the continuous phase. The investigation
is focused on the influence of the solid particle parameters (such as particle diameter, particle velocity and particle trajectory)
on the erosion rate of the stator and rotor blade surface in unsteady condition. The distributions of the highly eroded zone
on the stator and rotor blade surfaces are shown and discussed in detail according to the mechanism of solid particle/blade
wall interaction. We obtain that the erosion rate of the vane blade is sensitive to the fluctuation of the potential flow
field, and the smaller particle has a greater impact on the erosion distribution of rotor blade. The erosion rate does not
entirely depend on the diameter size of the solid particle. 相似文献
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为量化评估工程应用的气冷低压涡轮带冠转子叶片的叶尖间距大小对涡轮气动性能的影响,综合现有涡轮部件试验能力,以单级轴流低压涡轮性能试验件为基础,通过控制圆度的机加方式磨削转子外环内壁以实现叶尖间距的变化,采用控制冷气流量比的方法,开展5次不同叶尖间距大小的涡轮级性能试验,得到多工况下涡轮效率、换算流量和换算功率等特性参数。采用加载冷气及考虑转子叶冠结构的数值模型进行三维仿真计算,并与试验结果对比分析。研究表明:叶尖间距由0.6 mm增加至3.2 mm,低压涡轮流通能力增大1%,叶冠泄漏量增多3.4%,但做功能力下降2.3%。涡轮效率变化与叶尖间距大小近似呈线性关系,叶尖间距每增加1 mm,效率约降低0.7%,同时,叶尖间距的增加导致了叶冠腔的旋涡结构、气流掺混及主流入侵强度逐渐增大,引起动叶总压损失的增大,叶尖间距增加至3.2 mm导致叶间位置总压损失由0.88增至2.3。 相似文献
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为研究静叶弯、扭、掠联合造型对流场结构的影响,以某高压透平首级叶片为研究对象,借助计算流体力学与正交优化方法,基于动静叶最佳匹配原则(即对于每种静叶构型,动叶都进行了相应的扭转规律变化,使得动静叶气动性能处于最佳匹配状态),研究了静叶不同复合构型方式对流场结构的影响。结果表明:在合理的静叶弯曲规律下,静叶扭转改型对透平性能有较大影响,掠改型对透平性能影响有限;在一定的扭转规律下,对静叶进行掠改型对轮周效率的影响较小,仅后掠改型会提高透平的轮周效率;对弯扭掠静叶匹配扭动叶进行联合优化,得到的最佳透平的轮周效率为87.12%,与原始透平相比,轮周效率提高了2.09%。 相似文献
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采用基于谐函数(harmonic)的非定常计算方法,数值模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶CLOCKING效应对中间级静叶片气动负荷的影响。通过对各列叶片非定常气动力和气动力矩进行时域分析,指出不同CLOCKING位置对应的气流激振力对叶片的气动负荷造成了明显的影响。进行了中间级动叶和静叶的振动可靠性分析。计算结果表明,该压气机的3组静叶片避开共振区的程度各不相同。R2转子叶片处于不同的CLOCKING位置会引起下游S2静叶片气流激振力发生显著变化,导致S2叶片产生比较强烈的共振。 相似文献
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采用三维非定常气热耦合模拟的数值方法,对具有冷却结构的单级涡轮进行非定常流动和冷却性能进行研究,通过对非定常流场和固体温度场的分析来探讨冷气对叶片排内流场和固体温度场的影响,指出在非定常状态下,不同的动、静叶相对位置对应不同的气膜出流情况。上游周期性不稳定尾流会造成下游动叶片主流掺入气膜保护层,会造成气膜冷却效率降低。尾迹对叶片前缘的撞击引起瞬间的冲角增大,叶片气动负荷以及温度分布存在一定程度的波动,吸力面前缘受到的干扰更为明显。 相似文献
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涡轮叶片在服役过程中发生的形状变化会造成涡轮气动参数偏离,研究造成涡轮性能退化的主要形变因素是实现涡轮精准维护的重要环节。本文分析了实际涡轮叶片在长时间服役后的具体形变特征,以及形变特征与气动参数偏离值的关系;通过光学扫描获得退化涡轮全周叶片的形状数据,重构得到叶片特征几何参数;以几何参数为基础生成退化的涡轮流道,通过CFD仿真得到了燃气轮机在退化前后的详细气动参数;采用神经网络模型建立涡轮几何数据与气动数据之间的映射关系,并分析了模型中影响气动参数偏离的主要几何参数。结果表明:磨损烧蚀导致弦长变短是第1级静叶气动参数变化的主要诱因,而第1级动叶的气动参数则主要受喉道宽度的影响。 相似文献
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The superimposed influences of the blade rows in a multistage compressor are important because different matches of upstream and downstream blades can result in significant differences in the stator wake oscillation. Numerical inves- tigation of the axial stator wake oscillation, which is affected upstream by the axial rotor and downstream by the radial rotor, was performed in an axial-radial combined compressor. Many configurations with different blade numbers and locations, which influence axial stator wake oscillation were investigated. When rotors have equal blade numbers, the axial stator wake oscillates periodically versus time within time T (moving blade passing 1/3 revolution). In contrast, stator wake oscillates irregularly within T when rotors have different blade numbers. A model-split subtraction method is presented in order to separate the influences of the individual blade rows on the wake oscillation of the axial stator. Analysis from the rotor-stator configuration showed that the unsteady flow angle fluctuation response is caused by the upstream rotor. For the rotor-stator-rotor configuration, the unsteady flow angle fluctuations are influenced by up- and downstream blade rows. With the model-split subtraction method, the up- and downstream influences on the flow angle fluctuation could be clearly separated and quantified. Low amplitudes could be observed when the influences from up- and downstream moving rows were superimposed with the "positive peak- negative peak" type wave. Clocking investi- gations were carried out to change the relative superimposed phase of influences from the surrounding blade rows in or- der to modulate the amplitudes of the axial stator wake oscillation. However, the amplitudes did not reach the maximum when they were superimposed with "positive peak-positive peak" type wave due to the impact of the interaction between the two moving blade rows. 相似文献
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This work considers the design driving load cases from a full design load basis analysis on an upwind turbine changed into a downwind configuration. The upwind turbine is a commercial class IIIA 2.1‐MW turbine, manufactured by Suzlon. The downwind turbine shows an increase in the normalized tower clearance by 6%, compared with the upwind concept. Removing the blade prebend increases the normalized minimum tower clearance by 17% in the downwind configuration compared with the upwind configuration. The extreme loads on the longitudinal tower bottom bending moment are seen to generally increase by 17% because of the overhanging gravity moment of the rotor‐nacelle assembly. The extreme blade root bending moments are reduced by 10% flapwise, because of the coning of the rotor in downwind direction. The fatigue loads suffer from the tower shadow, leading to an overall increase of the fatigue loads in the blades with up to 5% in flapwise direction in the downwind configuration. Because of blade deflection and coning direction, the downwind configuration shows a 0.75% lower annual energy production. Removing the prebend increases the annual energy production loss to 1.66%. 相似文献
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核电汽轮机的大多数级工作在湿蒸汽区,湿蒸汽引起的侵蚀主要有长期低负荷运行引起的静叶出气边根部水蚀以及在动叶进气边顶部的水蚀。如何有效提高动叶除湿能力,降低进气边顶部侵蚀是汽轮机研究的重要课题。基于CFD软件平台,选择k-ε湍流模型和离散相模型研究5μm、20μm、50μm、100μm、150μm、200μm直径的水滴在某除湿级动叶流道中的运动情况,获得动叶内部流动特性以及对水滴的捕捉能力,为除湿级动叶研究和设计提供一些技术建议。 相似文献