核电小堆汽轮机730mm末级叶片的数值研究

简要介绍了哈汽公司全转速核电小堆常规岛汽轮机730mm末级动叶片的设计理念,从气动设计、结构设计和仿真分析等方面介绍了该叶片的数值研究方法,为全转速核电末级叶片的设计及数值分析提供参考。     

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。     

半速核电1828mm末级长叶片开发

依托国核CAP1400压水堆示范工程项目,以优良的火电末级动、静叶型线为母型,采用可控涡流型设计、全三元气动分析及优化、三维有限元强度、振动设计等先进设计技术,开发了结构形式先进,具有优良气动、强度、振动特性的核电半速1828 mm末级长叶片。通过相关试验项目的验证,更进一步保证了核电半速1828 mm末级长叶片的安全可靠性和优良的气动性能。     

耦合末级叶片的汽轮机排汽缸气动数值模拟

为研究末级叶片出口流场径向的不均匀性对排汽缸气动性能的影响,基于稳态的三维N—S方程、能量方程以及连续性方程,采用商业CFD软件进行了排汽缸气动性能的数值模拟计算．结果表明：耦合末级叶片的数值模拟计算结果更接近真实值;动叶叶顶漏气射流对排汽缸内的流动结构有很大影响,使得计算得出的静压恢复系数有所增加;叶片叶顶漏气影响不可忽略,在今后的排汽缸气动设计及优化工作中需要考虑末级叶片的影响;排汽缸进口条件对于其气动性能有着决定性的影响．     

高速高载荷变转速汽轮机扭叶片优化设计及可靠性分析

为了完成高速高载荷系列工业汽轮机的低压级扭叶片的设计和应用,以常规驱动汽轮机叶片为原型,对其末三级扭叶片组进行了全三维气动性能分析;利用自适应差分进化算法对末三级叶片的型线和积叠规律进行了优化设计;然后根据常规强度计算结果,选择合适的材料并选择松拉筋配枞树型叶根的结构;最后采用有限元仿真软件对其进行了强度振动和动应力及疲劳分析。结果表明：优化后末三级叶片的气动效率提升约1.61%且强度满足要求;设计末两级动叶片时,优先考虑可靠性,其余级因其强度振动问题相对容易解决,优先考虑气动效率;末级叶片材料可能需要选择钛合金,而枞树型叶根是更可靠的叶根形式;选择抗弯模量大、厚度小的叶型搭配松拉筋有利于增加叶片刚度、减小叶片重量,从而为不调频叶片的设计提供参考。     

330 MW空冷汽轮机低压末级712 mm动叶片的设计

为了确保新设计的330 MW空冷汽轮机低压末级712 mm动叶片能够高效、安全和稳定的运行,分别从结构、气动、强度和振动方面对叶片进行优化设计。7年多机组实际的运行考验证明712 mm动叶片达到了预期设计优化的效果。     

低压隔板低直径汽封和对齿式汽封的数值分析

在汽轮机低压末几级隔板中,有两种比较典型的汽封结构形式——低直径汽封和对齿迷宫式汽封。在某600MW机组改造末三级长叶片优选过程中,针对两种类型的隔板汽封,在末三级环境中,开展全三维CFD分析,对比两者的密封效果,及对整个级效率的影响。数值结果表明,两种汽封结构均有较好的密封效果,对齿迷宫式汽封配合新型设计的末三级叶片,具有较高的气动效率,有助于改善600MW机组低压缸整体经济性。     

空冷机组末级叶片的初步研究与分析

末级叶片的研究是研制开发空冷机组的关键。从热力、气动、强度振动等几个方面对末级叶片的工作特性、设计要点等方面进行论述，对于末级叶片的设计开发有一定的指导意义。     

1米级弯扭叶片全三元N—S粘性流场的数值求解

目的是讨论弯扭叶片在大功率汽轮机低压缸末级的工程应用工程。弯扭叶片的通流设计采用全三元设计系统进行。通过对１ｍ级叶片的气动分析,表明弯扭成型可以有效地调整等压线的分布形状,同时也应注意不同弯曲度所带来的负面效应,在设计中优化选取适当的弯曲度。     

660MW汽轮机低压排汽缸联合末级整圈叶片气动性能研究

为了减少汽轮机低压端排汽余速损失,设计具有较大压力回收能力的低压排汽缸对整个机组的效率提升具有非常重要的意义。对660MW的汽轮机低压缸进行了CFD数值模拟,考虑到低压缸流动具有不对称性、强三维流动的特点,选择末级整圈叶片和低压排汽缸一起作为研究对象,研究结果表明该低压缸具有较好的气动性能,能有效地将末级余速损失转化为压力能回收。     

舰船大功率轴流压气机气动设计研究

基于建立的舰船大功率多级轴流压气机气动设计体系,开展了舰船用某型大功率燃气轮机压气机设计研究,完成了6级轴流压气机的气动设计。进行了一维反问题设计、一维特性计算分析、S2反问题计算、叶片造型以及三维CFD计算分析。各级载荷分布从前面级到后面级逐渐降低,叶展方向按照等压比分配以避免径向掺混损失过大,S2设计并没有严格遵循传统的设计规律(等环量、等反动度等),而是基于一维设计方案通过不断调整优化获得的。根据CDA的特点,开发了可用于工程应用的叶片造型程序,可实现不同中弧线、不同厚度分布调节,能够实现叶片弯、掠等功能。三维数值模拟结果表明,考虑动叶叶顶具有0. 5 mm间隙的情况下,6级压气机设计点效率达到89. 75%,设计转速下的喘振裕度为22. 5%,同时具有较好的变工况性能。     

基于MATLAB的小型风力机叶片设计

结合Wilson设计方法流程,采用MATLAB语言编程,开发了小型风力机叶片气动设计的应用程序。利用该程序设计了一台10 kW小型水平轴风力机,采用CFD方法对所设计的的模型用FLUENT软件进行单流道分析计算。流场分析结果表明,编制的软件提高了初期设计效率,具有直接形成结构实体的特点,缩短了小型风力机叶片CFD分析前处理时间。     

某径向透平膨胀机可调喷嘴气动及结构设计

针对应用在天然气管网的压力能回收透平,为保证其在不同流量工况下的高效率运行,采用了进气可调喷嘴结构形式,通过气动计算与分析,研究了喷嘴叶型、喷嘴径向尺寸、喷嘴叶轮间隙、旋转轴位置对气动性能的影响。之后采用CFD方法对选定方案进行了不同开度下的性能分析,并进行了可调喷嘴的结构设计。研究结果显示：选定径向尺寸为80.0 mm,喷嘴叶轮间隙为15.0 mm,旋转轴中心直径为509.6 mm时,膨胀机的气动性能与结构均比较合理。研究可为透平膨胀机可调喷嘴设计提供参考与指导。     

空冷汽轮机低压末级变工况设计

采用CFD技术对空冷汽轮机低压末级进行全三维变工况设计，掌握了空冷机组末级动叶的变工况运行时的流动情况，对因高背压产生压力面流动分离进而引发颤振的机理有了一定了解。分析结果表明，采用专用强化叶型、控制反动度、控制攻角等方法可以有效保证空冷机组变工况安全高效运行。     

The effect of variable stator on performance of a highly loaded tandem axial flow compressor stage

Increasing the aerodynamic load on compressor blades helps to obtain a higher pressure ratio in lower rotational speeds.Considering the high aerodynamic load effects and structural concerns in the design process,it is possible to obtain higher pressure ratios compared to conventional compressors.However,it must be noted that imposing higher aerodynamic loads results in higher loss coefficients and deteriorates the overall performance.To avoid the loss increase,the boundary layer quality must be studied carefully over the blade suction surface.Employment of advanced shaped airfoils (like CDAs),slotted blades or other boundary layer control methods has helped the designers to use higher aerodynamic loads on compressor blades.Tandem cascade is a passive boundary layer control method,which is based on using the flow momentum to control the boundary layer on the suction surface and also to avoid the probable separation caused by higher aerodynamic loads.In fact,the front pressure side flow momentum helps to compensate the positive pressure gradient over the aft blade's suction side.Also,in comparison to the single blade stators,tandem variable stators have more degrees of freedom,and this issue increases the possibility of finding enhanced conditions in the compressor off-design performance.In the current study,a 3D design procedure for an axial flow tandem compressor stage has been applied to design a highly loaded stage.Following,this design is numerically investigated using a CFD code and the stage characteristic map is reported.Also,the effect of various stator stagger angles on the compressor performance and especially on the compressor surge margin has been discussed.To validate the CFD method,another known compressor stage is presented and its performance is numerically investigated and the results are compared with available experimental results.     

G4-73型离心风机改用单板叶片的数值模拟

本文以G4-73型离心风机为研究对象,将其机翼型叶片改为单板型叶片,采用CFD商用软件Fluent6.1进行了三维实体建模,并采用调整气动设计参数的整机流场数值模拟方法来优化其性能.最后制作样机并进行性能试验,不仅得出单板叶片的CA-73设计工况的全压和效率均与原机翼型风机基本吻合,而且在一定程度上改善了原G4-73离...     

空冷汽轮机低压排汽面积选择和变工况特性分析

根据我国西北某地区的典型环境温度对600MW直接空冷机组的低压末叶片进行优化,得到合理的低压排汽面积,同时根据末级叶片的设计特点对其变工况特性进行分析,从而对620mm末叶片的变工况性能有一定了解。分析结果表明,设计背压为15kPa.a时,末叶片采用620mm比较合适;采用专用强化叶型、控制反动度、控制攻角等方法的620mm末叶片可以有效保证空冷机组变工况安全高效运行。     

大功率汽轮机长叶片气动设计初探

结合长叶片级S_2流面设计问题的计算结果对大功率汽轮机长叶片气动设计进行了初步的探讨。对沿叶展等轮周功分布和可控涡流型两种设计方案的优缺点进行了对比分析。分析结果表明：尽管可控涡流型与等轮周功分布方案相比能够使涡轮级的反动度沿叶展的分布趋于均匀,但在应用于末级长叶片的设计时由于积分余速损失的增加而受到了一定的限制。     

退化涡轮叶片形变对气动参数偏离的影响研究

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。