燃气轮机篦齿封严特性的数值分析

篦齿封严是燃气轮机设计过程中最普遍采用的一种非接触式密封装置.采用Fluent软件,数值分析齿数、齿隙、齿腔深度、齿距及齿宽等结构参数对篦齿封严特性的影响.结果表明,在保持篦齿其它结构参数不变时:增加齿数可以显著降低泄漏系数,但齿数达到4个后,泄漏系数减小幅度变小;减小齿隙或增大齿距均可以降低泄漏系数;篦齿齿腔深度存在...     

燃气涡轮篦齿叶顶流动传热特性的数值研究

以GE-E3型第一级叶栅为研究对象开展数值研究,基于高压涡轮常规凹槽叶顶提出新型叶顶结构。通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)和标准k-ω湍流模型研究了篦齿结构和布局对叶顶流动传热特性的影响。数值预测的平叶顶的流场分布与实验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。研究结果表明:篦齿叶顶可以有效降低中弦处的叶顶泄漏损失,篦齿形状对泄漏强度影响较小。此外,篦齿叶顶显著降低叶顶平均传热系数和热负荷,相比常规凹槽叶顶,前缘斜篦齿叶顶的平均传热系数降低了22.39%。在研究的新型叶顶结构中,倒梯形篦齿叶顶(I-TIP)具有最低的叶顶平均传热系数,梯形篦齿叶顶(T-TIP)具有最低的叶顶热流量,前缘斜篦齿叶顶具有最佳的气热性能。在叶顶凹槽前缘布置篦齿结构可有效降低叶顶换热系数。     

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。     

汽轮机弹性齿汽封耐磨性试验研究

为减少汽轮机叶顶损失,提高汽轮发电机组效率,设计了小间隙弹性齿汽封并进行了试验研究。对弹性齿汽封和传统直齿汽封进行对比性耐磨试验研究及两种不同齿厚的弹性齿汽封的耐磨性研究,试验的结果显示弹性齿汽封的小间隙安装耐磨性明显优于传统直齿汽封,齿厚对耐磨性影响不显著,表明弹性齿汽封设计的合理性。     

三类篦齿流动特性计算分析

为掌握直齿、斜齿、台阶齿三种结构在不同转速、旋转半径、齿数、篦齿高度、齿顶间隙、齿间距参数下的流动变化情况,本文对三类篦齿模型开展数值计算。在仅调整一项影响因素的情况下,分别分析转速、旋转半径、齿数、篦齿高度、齿顶间隙、齿间距变化对流量的影响。经分析,齿顶间隙、齿数及旋转半径对流量变化影响较大,齿高、齿间距、转速的影响较小。     

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。     

多工况下燃气轮机高压涡轮叶顶间隙对涡轮效率的影响

涡轮叶顶间隙影响涡轮气动特性。文中针对某型船用燃气轮机在慢车、0.35、0.50、0.85、1.00、1.05等多个工况,通过有限元计算,研究并分析了不同工况时涡轮叶顶间隙高度对涡轮效率的影响。结果发现当运行工况高于0.85工况时该燃气轮机涡轮叶片与机匣衬环发生碰磨;当工况不变时,控制高压涡轮叶顶间隙高度,发现叶顶间隙每增大0.2 mm,涡轮效率降低约0.4%左右,研究结果对主动间隙控制相关研究提供理论参考。     

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。     

动力涡轮有冠及无冠动叶栅顶部二次流的数值分析

建立某动力涡轮的流体分析模型,采用三维定常N-S(Navier-Stokes)方程和带转捩的SST(Shear stress transport)湍流模型,对该动力涡轮典型工况下的燃气流动状况进行了数值模拟.针对叶道内的二次流旋涡结构,分别对无冠动叶栅和有冠动叶栅顶部的间隙流、通道涡进行了分析,展示了大展弦比非气冷动叶...     

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.     

汽轮机带冠单叶片结构的动强度分析

通过级组动应力的扩大计算及叶冠运行间隙的确定，表明带冠单叶片结构的共振态基本上处于较低的切向B0振型动应力水平，对比其它结构，更适宜于作为不调频叶片。提出了结构措施以扩大其在中长或较长叶片上的应用。     

带小冠静叶片的数控加工

针对东方汽轮机厂600MW,1000 MW汽轮机低压带小冠静叶,采用集成化的先进工艺、工装和高度智能的数控加工手段来提高加工效率,减少加工与管理环节,提高叶片的加工质量从而保证机组的设计效率。     

小型汽轮机轴封抽汽热能回收

小型汽轮机轴封抽汽系统配置轴封换热器及射汽抽汽器。轴封换热器冷凝水,射汽抽汽器动力蒸汽以及引射出的轴封汽通常是直排,造成了蒸汽冷凝水的热能浪费和噪音环境污染。通过对轴封抽汽系统进行技术改造,将射汽抽气器更换成水汽引射器,水源替代汽源。在节省热能消耗,降低生产运行成本方面,取得良好的经济效益。     

不同阀门结构在阀门小开度下对部分进气涡轮性能的影响

为了满足现在日益严格的排放法规,可变截面涡轮增压器正广泛的应用于车用发动机,针对一种新型的部分进气可变截面涡轮增压器,采用数值研究方法对采用不同阀门结构的涡轮在阀门小开度下的性能及内部流场进行分析,找出了两阀门结构在小开度下的流量调节能力的关系,掌握了两阀门结构涡轮流量相同时的涡轮工作特性和内部流动损失机理。     

不同阀门结构在阀门小开度下对部分进气涡轮性能的影响

为了满足现在日益严格的排放法规,可变截面涡轮增压器正广泛的应用于车用发动机,针对一种新型的部分进气可变截面涡轮增压器,采用数值研究方法对采用不同阀门结构的涡轮在阀门小开度下的性能及内部流场进行分析,找出了两阀门结构在小开度下的流量调节能力的关系,掌握了两阀门结构涡轮流量相同时的涡轮工作特性和内部流动损失机理。     

汽轮机轴端汽封改造技术分析

汽轮机轴端密封技术均为梳齿式结构,且后轴封处轴颈为光轴,汽封漏汽量大.蜂窝式汽封能有效抑制汽流在密封腔中周向流动,在高压差、小间隙密封时,仍能保证机组的稳定运转,从而降低泄漏损失,提高了机组效率.     

燃气轮机叶片预扭叶冠应力计算与分析

以某型燃气轮机动力涡轮动叶为研究对象,通过仿真计算开展了预扭叶冠应力分布规律的研究。计算过程考虑了离心力载荷、压力载荷、热载荷、预扭约束的影响。计算结果表明:与无预扭约束叶冠相比,增加预扭约束后叶冠应力分布情况发生明显变化,大应力位置集中在预扭工作面与非工作面夹角位置,应力主要与离心力载荷和预扭约束有关。在离心力载荷作用下,叶冠有绕叶身进气侧旋转的位移运动;增加预扭约束后,抑制了叶冠的旋转,导致叶冠在夹角位置产生了附加应力;在叶冠夹角位置的应力由离心载荷产生的应力、预扭约束产生的应力与附加应力共同组成,为降低叶冠夹角位置的应力水平,需对叶冠厚度进行改进。     

汽轮机轴封泄漏分析及对策

从汽轮机轴封类型、轴封供回汽系统极其运行状况等方面分析了汽轮机轴封泄漏严重的原因，采取了相应治理对策，取得理想效果，且节能降耗成效显著。     

叶顶汽封漏汽对汽轮机排汽缸气动性能的影响

利用CFD方法对某汽轮机的末级叶片、叶顶汽封和排汽缸进行了整圈耦合计算,考虑了筋板和撑管对流场的影响,较真实地对低压排汽缸进行了数值模拟,结果表明末级动叶片叶顶汽封漏汽对排汽缸气动性能有较大影响,为以后的排汽缸气动设计及优化工作提供了新思路。