某燃气轮机涡轮叶顶间隙计算分析

涡轮叶顶间隙直接影响燃机的安全和效率。利用有限元软件,首先,进行涡轮转静子二维热-结构耦合分析,计算得到涡轮周向平均叶顶间隙;其次,考虑涡轮转静子三维效应、转子挠度、油膜抬升和燃机启停对涡轮叶顶间隙的影响,修正了涡轮叶顶间隙。计算结果表明：涡轮二维热-结构耦合分析能够较为准确地计算涡轮叶顶间隙,涡轮转静子三维效应、转子挠度、油膜抬升对涡轮叶顶间隙周向分布有一定影响;燃机启动过程,涡轮叶顶间隙出现极小值,尤其涡轮叶顶间隙g3和g4发生碰磨,需增加可磨密封设计避免碰磨。     

偏工况下贯流式水轮机叶顶间隙内部流动分析

为研究偏工况下贯流式水轮机叶顶间隙内部流动特征,以某水电站实际运行的水轮机为研究对象,基于SSTk-ω湍流模型,研究水轮机在流量为308.538 m3/s,间隙值为10 mm时叶顶间隙内部流场的压力和速度矢量分布以及叶顶间隙内的轴向速度和湍动能分布特性.研究结果表明:在工况3条件下,间隙为10 mm时,在叶片工作面和背...     

涡轮叶顶间隙内部流动的数值研究

动叶叶顶间隙流动是引起涡轮中流动损失的主要原因之一,但由于间隙尺寸较小,且流动方向与叶片转动方向相同,因此很难通过试验测量间隙内部详细的流动及压力分布。通过对"LISA"1.5级轴流涡轮设计工况进行计算,并与试验测量结果进行对比,进而研究间隙内部压力场、流场的分布情况,同时分析间隙高度变化对间隙内部流动的影响。     

考虑叶片顶部间隙影响时的增压锅炉燃气轮机多叶栅CFD分析

以标准κ-ε双方程湍流模型和耦合显式求解器为基础,结合壁面函数法并应用"混合平面模型"传递级间参数,在考虑动叶顶部间隙情况下,对三维雷诺平均守恒Navier-Stokes方程进行求解,计算得到了某船用增压锅炉涡轮增压机组燃气轮机级叶栅内部三维湍流流动模拟结果,分析了动叶顶部间隙流动的表现形式,从气流角、压力、温度和马赫数的变化规律,得到顶部间隙的泄漏流动对动叶顶部流场影响较大的结论,其结果对于燃气轮机叶栅气动特性优化设计和该装备科学管理具有一定的参考价值。     

进口热斑存在时叶顶间隙对涡轮效率影响的数值计算

利用非线性谐波法对某型燃气轮机2级涡轮进行了数值计算,对比研究了存在进口热斑时,叶顶间隙对带冠涡轮与不带冠涡轮气动效率的影响,并分析了带冠涡轮封严齿表面温度场分布受叶顶间隙影响的变化规律,与实验结果的对比验证了计算的可信性。研究发现:叶顶间隙小于0.24 mm时,不带冠涡轮具有更高的效率;带冠涡轮泄漏流一部分通过叶顶间隙流失,一部分受壁面剪切力作用形成涡团,以动能的形式耗散在叶冠容腔内;封严齿与机匣之间形成的高速射流与容腔内涡流相互作用,导致封严齿表面温度场分布不均;叶顶间隙为0.1 mm时,封严齿温度最高,在叶型设计改进时应重点考虑第一齿的冷却设计。所得结论可为涡轮叶片设计改型和进一步改进冷却方案提供理论依据和决策参考。     

计及动叶顶部间隙影响的烟气涡轮数值模拟

本文以某船用增压锅炉涡轮增压机组中的烟气涡轮级为研究对象,采用全三维数值模拟技术和"混合平面"方法传递级间参数,利用标准k-ε双方程湍流模型和耦合隐式求解器,在考虑动叶顶部间隙情况下,通过求解三维定常雷诺平均Navier-Stokes方程来模拟烟气涡轮级叶栅三维湍流流动.文中分析了该型烟气涡轮级动叶顶部间隙流动的表现形式,并给出了叶栅出口参数的变化规律,分析结果对于该型烟气涡轮叶栅的气动优化设计具有一定的参考价值.     

增压器压气机叶顶间隙对柴油机性能的影响

基于两种不同压气机叶顶间隙,研究叶顶间隙对压气机效率、压比等增压器性能参数以及动力经济性、常规气态物排放、进排气情况等柴油机性能参数的影响。结果表明:相同工况下,小叶顶间隙压气机的效率比大叶顶间隙压气机高约3%且高效区域范围更大。装有小叶顶间隙压气机时进气流量增幅达6%;进气中冷后温度有所降低,最大降幅为19%;发动机动力输出增幅达2%;NOx体积排放量减少,最大降幅为15%;THC体积排放量增加,最大增幅为100%。叶顶间隙对CO排放、CO2排放、发动机排气背压及比油耗基本无影响。     

动力涡轮在外力拖动下的工况分析

对燃气轮机动力涡轮用外力拖动作试验时的有关工作状况作了初步分析。对外力拖动下的动力涡轮工作原理进行了探讨,并对其能量转化过程进行了分析,也阐明了机组所用滚珠轴承在承受轴向反推力时的情况。此外,为了今后继续进行此类试验,对几种可行的试验方案做了比较,从中选择较好的一种作今后试验时参考。     

QD128燃气轮机高压涡轮叶片掉块故障分析

高压涡轮叶片状态的好坏直接影响着燃气轮机运行的安全可靠性,机组在电厂运行时,必须严格按照运维手册对高压涡轮叶片状态进行监测。本文针对QD128燃气轮机燃气发生器高压涡轮工作叶片掉块情况,整机分解后流道检查,对叶片掉块部位宏观、微观形貌分析,选取掉块部位附着有可疑物的叶片进行能谱分析,最终找到了叶片掉块的原因,并制定了相应的补救措施,为今后燃气轮机的安全可靠运行提供了保障。     

超微涡轮动叶栅叶顶间隙对流场影响的数值模拟

通过数值求解基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程,结合RNGk-ε湍流模型和非平衡壁面函数,对一种超微型向心涡轮动叶栅内的流动情况进行了数值模拟。揭示了具有极低展弦比动叶栅叶顶间隙对流场参数分布和气动损失的影响,为超微涡轮的设计和改进提供了理论依据。模拟结果表明,叶顶间隙的大小对通道内马赫数分布有重要影响,其中顶部间隙射流所引发的泄漏涡与主流的掺混是主流马赫数降低的重要原因;叶顶间隙的存在使得总压损失系数均匀化,即近壁区和主流区的总压损失都较高;动叶栅在叶展方向上的载荷分布均匀,弦向载荷主要由接近尾缘的弧段承担;模拟中还解析出三维的尾迹涡,这主要是动叶栅尾缘过厚所导致,应进行叶型改进。     

间隙变化对轴流压气机转子近失速工况叶顶流场的影响研究

为研究间隙变化对轴流压气机转子近失速工况下叶顶流场结构的影响,以轴流压气机转子Rotor37为研究对象,对其叶顶流场进行定常和非定常的数值模拟。计算结果表明：随着叶顶间隙的减小,压气机的总压比和等熵效率均有所提高,稳定运行范围扩大;2倍设计间隙下,叶尖泄漏涡经激波作用后发生膨胀破碎,堵塞来流通道,诱发压气机堵塞失速;0.5倍设计间隙下,吸力面流动分离加剧,发生回流,部分回流与来流在压力面前缘上游发生干涉,进口堵塞加剧,致使部分来流从前缘溢出,导致压气机叶尖失速;不同间隙下压气机失速过程的主导因素不同,大间隙下失速由叶尖泄漏涡破碎的非定常波动引起,小间隙下失速主要由流动分离引发的周期性前缘溢流所主导。     

带有自发射流的涡轮叶顶间隙流场PIV测量

为了探究叶尖射流对涡轮叶栅流场特性的影响,搭建了一个小尺度低速叶栅风洞实验台,利用粒子成像测速(PIV)技术对带有自发射流的涡轮叶顶间隙流场进行了直接测量,获得了低雷诺数(Re=6.46×103~3.23×104)下射流孔附近的流动图像及速度测量结果,展示了叶顶间隙内层流和紊流2种流态下自发射流与泄漏流的相互作用过程,揭示了低雷诺数工况下(涵盖层流到紊流的转捩)叶尖射流抑制泄漏流的作用机理及影响因素,并对叶尖射流尾迹中出现的类卡门涡街的涡分布现象进行了探讨.结果表明:叶尖射流的引入在泄漏流抑制方面取得一定收益,但同时也进一步加剧了叶顶间隙流动的复杂性.     

叶顶间隙对离心式压气机效率的影响研究

针对涡轮增压器压气机的叶顶间隙进行数值模拟计算,探究其对压气机效率损失的影响。研究结果表明:在均匀叶顶间隙下,随着叶顶间隙的增大,压气机的效率随之降低;在恒定转速下,随着压气机稳定流量的增加,叶顶间隙变化引起的效率衰减量逐渐增加;在恒定流量下,随着压气机转速的增加,叶顶间隙的变化引起的效率损失逐渐减小;在变叶顶间隙下,叶轮出口叶顶间隙的减小可以使压气机效率得到明显的改善。     

压气机静叶可调对燃气轮机和联合循环变工况性能的影响

本文叙述了压气机采用可调静叶对单轴恒速燃气轮机变工况性能的影响。通过计算得到了燃气轮机变工况性能曲线,分析了不同的最大排气温度对静叶调节区的影响,以及在部分负荷下机组效率变化的影响。叙述了压气机静叶调节时对由单轴恒速燃气轮机组成的联合循环的影响,指出这时能改善部分负荷下的效率,因而得到了实际应用。     

极端工况下涡轮增压器的试验

<正> 有时,涡轮增压器需用于极端工况。为了能使增压器运转安全可靠,必须根据给定的条件,决定到底采用一般涡轮增压器还是对一般的增压器结构作出必要的修改。在各种用途的发动机中,涡轮增压器可能遇到的特殊工况有: 应急发电机遇到紧急情况必需立即供电,例如医院和核电站应急发电机。此外,为     

变几何低压涡轮级多工况气动性能研究

为明确变几何低压涡轮级在多转角工况下气动性能变化情况,通过RANS方法并结合SST湍流模型,研究了可调导叶转角分别为-6°,-3°,0°,3°和6°条件下低压涡轮级的气动性能变化。结果表明：可调导叶旋转角度的变化会明显改变导叶叶顶及动叶通道内的流动情况,角度变大会增加涡轮级流量,并使导叶叶顶处负荷后移,上端区二次流强度增加,叶顶泄漏情况减弱,还会减小动叶进口相对气流角,使动叶压力面出现明显分离;角度变小对低压涡轮级流场的影响与之相反。当导叶转角从-6°变化到+3°时,涡轮级等熵滞止效率提升了约6.7%;当导叶转角从+3°变化到+6°时,涡轮级效率却下降了约0.19%。     

先进的燃气轮机液压间隙优化技术

介绍了燃气轮机液压间隙优化技术的作用和原理,通过研究一种典型的可实现间隙优化功能的转子移动装置的结构及其液压系统的组成,探讨了液压间隙优化系统的基本设计和运行要求。实际运行数据表明,液压间隙优化技术可以显著提高燃气轮机的效率和功率。     

舰船燃气轮机高压涡轮动叶多维热耦合设计方法

针对舰船燃气轮机复杂高效冷却叶片设计,基于压力修正算法建立冷却叶片一维管网设计方法;通过快速求解可压缩边界层微分方程获得叶片外换热边界,基于参数化的叶片网格生成方法,采用全隐式有限体积的固体导热求解方法,构建了冷却叶片的耦合传热模型,开发了耦合传热计算程序。对某高压涡轮动叶进行多维热耦合设计,确定冷却流路及冷气分布,通过三维气热耦合计算验证了设计方案的可行性,通过对比分析验证了多维热耦合设计方法对主要流通单元的流量、压力误差小于5%,具备较高的工程应用价值。     

燃气轮机调节方式对IGCC系统变工况性能的影响

为选择合理的燃气轮机调节方式,采用Thermoflex软件建立了200 MW级IGCC系统模型,从系统的角度出发比较研究了燃气轮机的调节方式对燃气顶循环系统、蒸汽底循环系统和整个IGCC系统变工况性能的影响.研究表明:与压气机可转导叶(IGV)不调相比,IGV可调时更有利于提高系统的变工况性能.等燃气透平初温(T3)调...     

向心涡轮可调导向叶栅内流动损失机理的分析

通过对向心涡轮可调导向叶栅三维流场数值模拟,分析在不同叶片安装角下,可调叶片表面静压系数和出口总压损失系数的变化规律。导叶安装角从21°增加到44°,通流面积调节范围为50%～116%设计通流面积。结果表明:叶栅开度减小时,叶片的气动负荷增加,总压损失增加。与设计工况相比,导叶关小15°总压损失增加了1倍多。叶栅端部间隙增加了导向叶栅的流动损失,间隙增加2%,损失增加1.5%,端部损失范围从20%叶高增加到40%叶高。叶栅开度减小,端部损失与叶型损失的变化较小,而间隙损失无论是数量还是占总压损失的比重都明显增加,是非设计工况下总压损失增加的主要原因。