CFD技术在汽轮机通流设计中的应用

简要介绍了计算流体力学(CFD)技术的发展与数值方法。列举了CFD通用分析软件应用于汽轮机通流级分析的几个典型算例。分析结果表明应用先进的计算流体力学(CFD)技术进行汽轮机的通流设计，可有效提高设计机组的通流级效率和设计质量。CFD技术在汽轮机通流设计中的应用缩短了产品开发周期，节约了开发成本。     

先进的CFD方法在高效率汽轮机设计中的应用

本文记录了先进的计算流体动力学（简称CFD）技术在高效率汽轮机设计中的应用，计算方法是通过强词经典的型线设计和一般的汽轮机设计方面，如整个通道的应力分析及几何特性的相互关系来描述的。该方法用于典型的汽轮机设计案例，即汽轮机多级全三维流场、叶片汽封和排汽缸的计算。CFD对设计过程的支持体现在：对复杂的流动特性提供更深入的物理认识，并为进一步研究和优化提供目标。通过比较计算结果和试验结果，评定了目前技术水平下CFD的预测能力。计算结果和试验结果取得很好的一致。还对由结构化网格和非结构化网格计算所得结果进行了相互比较，不仅证明了两者极好的一致性，而且示范了采用非结构网格的CFD软件模化复杂几何形状的特殊能力。总之，发现了CFD方法具备预测现代汽轮机组中发生的复杂三维粘性流动的能力，从而在整体上获得对流体动力机械更好的理解。性能进行预测，并对流场的总体动力特性有更好的了解。因此，先进的CFD技术是西门子发电集团设计高效率汽轮机的一个基本工具。     

汽轮机效率的不断进展

本文阐述了GEC ALSTHOM公司近几年在改善汽轮机通流部分内效率方面所采取的措施,分别对叶片叶型、表面粗糙度、二次流损失、跨音速流动、子午面流道、漏汽损失、推力平衡孔及余速损失各个方面进行了叙述,并给出了各缸效率改善对机组热效率下降的定量影响数据。     

大型湿冷汽轮机1450mm末级叶片CFD数值研究

针对火电全转速1450mm末级叶片进行了CFD数值研究。结果表明:在1450mm末级叶片的气动设计过程中,应用先进的全三维CFD计算分析方法进行合理的流型设计和气动匹配,保证了叶片具有优良的气动性能。     

应用先进的CFD方法设计高效率汽轮机

论述了运用先进的计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics，CFD)技术设计高效率汽轮机的方法，典型应用的实例有汽轮机多级全三维流场计算、叶片汽封计算和排汽缸计算。计算结果和实际吻合很好。进一步对用结构性单(structured cotie)和非结构单元(unstructured code)的计算结果进行了比较，可看出用非结构性单元CFD程序计算复杂形状的流场时，计算结果与实测值相当一致，并证明有特别好的功能。     

基于ICEM CFD对汽轮机末级三维叶片流场网格划分方法的优化

网格的划分是对工程问题进行数值模拟的重要环节,网格质量的高低直接影响计算结果的精度.在对汽轮机叶片周围流场的数值模拟过程中,较高质量的网格是基础要求,但由于汽轮机末级叶片结构非常复杂,这就加大了其网格划分过程中的难度.为了进一步提高ICEM CFD对汽轮机叶片周围流场网格划分的质量,并针对避免产生“负体积”的问题.提出了一种可以得到高质量网格的方法,并阐述了在实际操作中应该注意的事项.     

CFD技术在汽轮机通流设计中的应用

简要介绍了计算流体力学（CFD）技术的发展与数值方法。列举CFD通用分析软件应用于汽轮机通流级分析的几个典型算例。分析结果表明,应用先进的计算流体力学（CFD）技术进行汽轮机的通流设计,可有效提高设计机组的通流级效率和设计质量。CFD技术在汽轮机通流设计中的应用缩短了产品开发周期,节约了开发成本。     

前置燃气轮机提高汽轮机电站效率

通过加装前置式燃气轮机,将现有汽轮机电站改造成蒸汽-燃气轮机联合循环电站,是一个可使汽轮机电站提高效率和出力的令人感兴趣的选择方案。由于所需的投资比较少、偿还周期短和燃油消耗率低,使这一方案节省总运行费用成为可能。与此同时,还可大大减少废渣清除量和污染物排放量。本文不讨论装备不补燃余热锅炉的燃气-蒸汽联合循环电站。 改进电站的各组成部分及其热力循环,是帮助普通汽轮机电站提高效率的最关键因素。最近在联邦德国和一些工业化国家中建造的一批装备现代技术设备的二次循环冷却电站,正在实现其有效效率42％,且高度可     

提高汽轮机组运行效率的先进技术

在最近几年,由于金属材料的发展,软件的开发和叶片几何形状的改善以及先进生产工艺方法的推广,使得汽轮机组的运行效率得以稳步的提高。随着上述先进技术的实施,装有ABB汽轮机组电站的运行效率已超过了45％。目前ABB公司生产的汽轮机组其单机功率最大已达到了1000MW,其主蒸汽压力和温度分别为250－300巴和580℃,再热温度为600℃。实践证明该机组具有较高的经济性和可靠性,并能适应各种不同的运行要求。提高电站运行效率可以通过提高机组主蒸汽及再热蒸汽参数和采用高效率,低损失的叶片来达到。首先,在高温高压区域工作的零部件必须选有耐高温高压的材料,保证机组在设计主蒸汽和再热蒸汽条件下能够稳定可靠的运行。目前欧洲联合组织已经开发并鉴定了一种高性能的钢材料,在600℃温度下,该钢材料具有较好的蠕变性能,能够满足汽轮机关键零部件的要求。另外,可以对叶片型线及几何形状优化来提高机组运行效率。采用理论和试验相结合的方法,并借助于流体力学的分析技术运行模化计算和全尺寸试验验证设计效果。     

CFD技术在汽轮机设计研究中的应用实践及展望

采用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,简称CFD)开展了汽轮机高压缸整缸的内部流场计算和低压缸末三级的变工况分析。还采用CFD分析了某空冷机组低压排汽缸流场,比较了模型排汽缸的试验和数值计算结果,又分析实际排汽缸流场的CFD计算结果,提出并验证了一个提高其静压恢复能力的优化改进措施。在总结上述成功实践的基础上,展望了基于CFD等先进技术在汽轮机行业建立新技术体系的前景。     

改进汽封能显著提高汽轮机效率

本文介绍了两项用于减少汽封漏汽的专利的原理和结构,及在实际运行中的效果。其中一项有助于减轻静叶对转轴的磨损。     

提高汽轮机热交换器的效率及可靠性

文章分析了关于汽轮机装置管壳式热交换器改进的选择及远景规划。     

采用可调式汽封是提高汽轮机效率的有效途径

介绍了汽轮机运行中效率下降的主要原因，传统结构汽封磨损的主要原因，可调式汽封的特点，汽封改造的内容，可调式汽封的可靠性和经济性。     

车用柴油机冷却系统的CFD分析

利用计算流体力学商用软件FLUENT对CA498柴油机的冷却水套进行了模拟，给出了整机冷却水套内冷却液的流场，传热系数分布和压力损失。水套总压力的计算结果为40kPA。气缸盖水套保证水流速度高于0.5m/s，冷却良好。气缸体水套结构需要改进，以清除局部冷却液死区，进一步改善冷却均匀性。机油冷却器冷却水腔的流动保证了足够的传热系数。     

计算流体力学(CFD)在产品研究和开发中的应用

计算流体力学(简称CFD)作为一种有效的设计工具正在汽车产品的研究和开发中得到应用。根据计算对象,作者运用两种CFD方法:一种是运用被广泛使用的数学紊流模型的CFD方法;另一种是不用紊流模型而用有限差分法来解Navier—Stokes的方法。但后一方法与前一方法相比计算时间很长。作为计算实例,本文给出了油嘴喷孔中流动特性的计算研究结果。     

采用弯扭叶片提高汽轮机运行性能

本文介绍了适用于涡轮设计的一套计算体系,并对某机组进行了数值模拟,计算结果表明,采用弯叶片后,机组性能得到明显提高。     

GE公司汽轮机通流技术的进展

本文叙述ＧＥ公司在改进汽轮机性能方面的一系列新的通流设计的特点。讨论了这些新特点对新机组和现有机组改造所带来的好处。此外,本文还讨论了用开发新设计概念的最近产生的三维粘性ＣＦＤ分析规范：叙述了为验证ＣＦＤ规程及用新设计特点后对效率收益所作的预测而进行的实验室试验规划。最后,讨论了ＧＥ公司为使先进的气动设计显著缩短周期而开发的新的独特的现代化通流设计自动化和优化工具。     

提高国产中小汽轮机通流部分效率的措施

简要叙述了中小汽轮机的选型及通流部分的改进措施。针对国产机组的状况以及我国现有的水平,参考国际大公司采用的提高通流部分效率的方法。为老机组改造及新的中小汽轮机的设计提供一些建议。     

运用现代CFD方法设计高效率的汽轮机

论述了运用现代计算流体动力学(ComputationalFluidDynamics,CFD)技术设计高效率汽轮机的方法,典型应用的实例有全三维叶片级流场、叶片汽封和排汽蜗壳计算。计算结果和实际是相符的。进一步对结构性单元和非结构单元程序的计算结果进行了比较,已证明,非结构单元CFD程序用于复杂形状的流场计算时,结果与实际相当一致,并具有独特的功能。     

提高汽轮机叶片加工效率的方法

为了提高汽轮机叶片加工效率,提出改进的自动调节进给率的NURBS直接插补算法对叶片进行插补。该算法在加工曲率半径较大的叶背和叶盆时,采用较大的进给速度插补保证加工效率,在加工曲率半径较小的前后缘时,对进给率进行自适应调整,使弓高误差不超出最大允许值以保证加工精度,并保证法向加速度在允许的范围内。实验结果表明,叶片采用该插补算法在保证加工精度的前提下,最大限度地提高了叶片的加工效率。