某型汽轮机速度级流场气动性能的数值研究

对采用半寇蒂斯级设计思想、具有局部进气的汽轮机复速级,进行了三维整周数值模拟,分析了设计工况下该复速级第一级叶片的气动性能。计算结果表明,半寇蒂斯级非喷嘴区域内的压力远低于喷嘴区域的压力和平均压力,在喷嘴区域的边界部位出现由较高压力向较低压力的急剧变化。非进气弧段与进气弧段之间的压力差值相对较大。在非进气弧段的两端,动叶将承受方向相反的由于高压区向低压区气体流动形成的气动力矩的作用,这会导致下游叶片的压力分布发生明显变化。     

汽轮机调节级多工况下三维流场数值研究

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅影响到机组的气动性能和效率,而且还对其安全性产生一定程度的影响。基于三维黏性可压缩雷诺时均Navier-Stokes(N-S)方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室和加强筋的300MW汽轮机调节级三维黏性可压缩计算模型,针对不同运行工况下调节级内部复杂流动进行了详细研究。分析发现:调节级进汽室内部流动损失较大;进汽段下游动叶通道静压分布合理,内部流动顺畅,而非进汽段动叶通道内部流动紊乱,熵增明显,部分进汽带来的损失较大;部分进汽度越小,效率降低越快,尤其是一阀进汽时,效率急剧下降。     

汽轮机调节级三维复杂流动的数值研究

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅对机组的气动性能和效率具有较大的影响,还在一定程度上影响到其安全性能.基于三维黏性可压缩N-S方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室的150 Mw汽轮机调节级三维黏性可压缩计算模型,对其内部复杂流动进行了详细研究.分析发现:由于部分进汽.调节级进汽室内部流动较为紊乱...     

汽轮机部分进汽调节级三维流场的非定常数值模拟

使用商业软件NUMECA,采用三维粘性数值模拟方法对处于部分进汽条件下调节级的内部流动进行数值模拟,并以此来分析调节级内部流动的非定常现象,从而进一步理解调节级的工作机理.     

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。     

船用汽轮机进汽阀箱气动性能数值模拟分析系统及其应用

概要介绍了船用汽轮机进汽阀箱气动性能的数值模拟分析系统的构成及其应用,通过分析表明,该分析系统可以定性、定量地分析船用汽轮机进汽阀箱的气动性能,并为提高进汽阀箱气动性能的模拟试验提供了方向。     

汽轮机中压排汽蜗壳的流场数值模拟比较

对两种不同结构的汽轮机中压排汽蜗壳流场进行了数值模拟,对其流动损失状况进行了比较分析,通过对比计算结果得出了流动损失产生的原因,为汽轮机中压排汽蜗壳的优化设计提供参考。     

汽轮机末级动叶片断裂级性能数值研究

针对某电厂汽轮机末级叶片断裂后修整再用这一实际情况,应用FINE/Turbo软件模拟断裂前后的流场,讨论、分析末级叶片断裂后对汽轮机末级及其它各级性能的影响,得出如下结论:汽轮机效率降低、汽耗增加。各级后压力升高,汽轮机轴向推力、扭矩降低;各级压力参数相对于未断裂时有所降低,特别是次末级出口压力参数降低最多;叶片断裂处速度分布不均匀、变化较剧烈,在叶顶处形成了较大的回流区,流动损失加大。     

空冷汽轮机末两级变工况三维流动的数值模拟

采用三维粘性数值模拟方法对变工况下空冷汽轮机末两级流动进行了模拟,研究了效率和脱流高度等重要参数的变化规律,着重分析了设计点和小容积流量工况时的三维流场。通过分析了解了机组在变工况运行时末级流动的特点,为空冷汽轮机末级叫片的设计和优化提供了依据。图8参5     

汽轮机抽汽缝宽度对邻近透平级流场的影响

用数值模拟的方法对汽轮机抽汽口前透平级、抽汽口和抽汽口后透平级的流场进行了研究,介绍了流场模拟的数学模型及其解法.描述了不同抽汽缝宽度时抽汽缝内和抽汽口透平级的流场结构.指出：抽汽使得抽汽缝内形成了一个惯性涡区,改变抽汽缝宽度将明显改变抽汽量和抽气口透平级内沿叶高的压力和速度分布;在抽汽量不变时,增大抽汽缝宽度,会使惯性涡区的尺寸加大而涡强度减弱;在抽汽端压差不变时,增大抽汽缝宽度将使抽汽口前透平级的轴向推力和扭矩增大、并降低抽汽口前后透平级的轮周效率,同时降低了整个抽汽道内的流动阻力.图10表2参6     

带平衡孔结构透平级内部流动的数值模拟

采用NEMECA商用软件包之Fine/TURBO求解三维定常的Navier Stokes方程组,对带围带汽封、隔板汽封和平衡孔结构的蒸汽透平高压级内部的复杂三维流动进行数值模拟,采用多区域结构化网格,并对透平级进行适当的几何简化处理,着重对平衡孔结构内部的流动进行分析。     

燃机预旋喷嘴流动特性的数值研究

为了降低燃机透平叶片的温度,进一步提高透平叶片的使用寿命和燃机的功率,对燃机预旋喷嘴的流动特性进行了数值研究,研究了预旋喷嘴的长径比对喷嘴流量系数、出气角度和流场均匀性的影响。通过研究发现随着预旋喷嘴长径比的增加,预旋喷嘴的出气角度先减小后增加,最后趋近于预旋角度;出气角度的均匀性和出气速度的均匀性都有很大的提高;预旋喷嘴流量系数随着长径比的增加先减小后增加。     

风速及风向对舰用燃气轮机进气流量的影响

本文在一大型低速风洞上,用实验的方法模拟了在舰用燃气轮机上,风速及风向对进气室流量的影响,得出了模型上风速及风向对进气流量的影响规律,以及两台燃气轮机气室在不同风速及风向下进行气流量的差别。模型上真实模拟了烟囱及上层建筑与进气口的相对位置,对实验所得结论从机理上进行了详细的分析。     

向心透平内部流动的研究

对向心透平内部的流动进行了实验与数值的研究。蜗壳内采用单斜丝热线在同一位置旋转．在三个不同的方位测量后拟合计算得到气流的三维速度。在某些特征位置与数值结果的对比，说明了数值结果的可靠性与局限性。对导叶内的流动模拟，确定了入口角度对导叶内二次流动的影响。对叶轮内流动模拟，说明了叶顶泄漏流对主流的作用，以及叶轮内部壁角涡的形成与发展。这些工作对向心透平内部流动的认识提供了参考。     

ＶＧＴ蜗壳流道截面上速度分布的试验研究

设计了一种双舌型档梅ＶＧＴ蜗壳内流场测试装置,用ＩＦＡ３００热膜风速仪Ｘ型探针测量了其速度场。结果表明：（１）当Ａ、Ｂ挡板开度aＡ＝０∧０、aＢ＝０∧０时,流道中间处通流速度Ｖx分布接近自由涡流规律,壁面处Ｖx小于自由涡流估算值;当aＡ≠０∧０、aＢ＝０∧０时,Vx大于自由涡流估算值;（２）不同aＢ时,横流速度Ｖz分布类似,Ｖz是Vx的１６％－２５％;（３）aＡ变化时,随Ｚ的增加,在流道内侧和外侧径流速度Vy分布不同,Vy是Ｖx的２５％－３０％。     

汽轮机光轴迷宫式隔板汽封内部流场的数值模拟

采用数值方法研究了汽轮机低压整体加工尖齿和斜齿两种不同结构光轴迷宫式隔板汽封的三维内部流场。采用有限体积方法离散Navier Stokes方程,标准k ε两方程紊流模型封闭方程组。数值求解方法采用SIMPLE算法,迎风2阶格式求解对流项,迎风1阶格式求解扩散项。数值模拟结果证明了:在一定的隔板汽封轴向距离和相同的压力差条件下,齿数的减少导致泄漏量增加,同时揭示了光轴迷宫式隔板汽封内复杂的三维流场特性,为工程优化设计光轴迷宫式隔板汽封提供了理论依据和技术支撑。图5表2参4     

高负荷涡轮机流动特性及变工况性能数值研究

为了研究某高负荷涡轮机流动特点及变工况工作特性,采用商业软件对涡轮机整级进行了数值计算,研究了涡轮机内部流场的流动特点,分析了变工况时的效率及功率变化趋势。研究结果表明,喷嘴内流动达到超音速,并有斜激波产生,动叶流道内有激波产生,造成附面层分离,产生较大的损失。同时,由于局部进气的原因,动叶叶栅内气流参数分布很不均匀,不同叶片的气动力矩相差很大。非设计工况下,落压比和转速的变化会引起涡轮机效率的显著下降。     

汽轮机低压缸末级非定常流动的数值模拟

采用商用化计算流体软件CFX对某汽轮机低压缸末三级和排汽缸的耦合流道进行数值模拟,获得不同质量流量下的内部流动数据。在25%设计流量下,叶片受到两种形式的气动激励。通过非定常的数值模拟,验证了整圈定常计算对非定常汽流力的预测能力以及气动激励的存在形式。     

轮毂封严对涡轮端区流动影响的数值研究

为了研究轮毂封严对涡轮端区流动的影响,对转/静叶片之间带有封严腔的某单级涡轮进行三维定常数值模拟。结果表明,封严流量对涡轮效率影响较大,2.0%的封严流量使涡轮级效率降低约1.6%;封严气流受到转子前缘位势场的影响,与主流在径向上存在着动量差,两股气流在转子进口处相互剪切形成剪切诱导涡。剪切诱导涡对轮毂通道涡的贡献较大,是端区二次流损失的主要来源。采用与转子旋转方向相同的喷射方向并增大喷射角度对减小攻角损失以及封严气流与主流的掺混损失是非常有利的。