高速径流式涡轮叶顶间隙流动研究

针对高速径流式涡轮,利用NUMECA软件建立计算模型进行雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)计算,采用Spalart-Allmaras湍流模型,分析了不同叶顶间隙对叶轮气动性能、间隙区域温度场、泄漏涡流及涡轮级性能的影响.结果表明:减小叶顶间隙会出现新的流动特性—逆流现象,表现为叶顶间隙通道内流体流动方向与压力梯度方向相反,即由叶片吸力面侧指向压力面侧,这一新流动特性极大地改变了间隙区域温度场;大间隙造成的气动损失不可忽视,减小叶顶间隙可抑制泄漏涡流强度,提高涡轮效率,从而改善涡轮性能.     

ORC向心透平静叶栅内二次流结构和损失分析

为了改进有机工质朗肯循环(ORC)向心透平静叶栅的气动性能,对ORC向心透平内有机工质流动进行三维黏性数值模拟,分析静叶栅上下端壁和通道内各种涡系的表现形式,给出了沿轴向和径向方向的总压力损失系数分布.结果表明:静叶栅内存在压力面与吸力面之间的横向流动,但通道涡并没有形成,通道涡并不是ORC向心透平静叶栅内二次流涡流形式中的重要涡系结构;主要总压损失沿流向方向集中在静叶栅后0.4流向位置,沿叶高方向集中在上下端壁,沿周向方向则聚集在吸力面附近.     

汽轮机动叶顶部间隙泄漏流动特性的数值模拟

以一个小展弦比轴流透平级为研究对象,采用数值方法对不同动叶顶部间隙情况下的间隙泄漏流动进行了分析,研究了间隙流和间隙涡的形成、发展及其对透平级性能的影响.以三维流线和极限流线为手段,分析了6种间隙尺寸下动叶顶部的泄漏流和泄漏涡造成的损失及其与主流掺混的过程.结果表明:动叶顶部间隙两侧压力面和吸力面之间的压力差使汽流从压力面被吸入间隙,跨过叶顶,进入相邻叶栅通道的吸力面,导致泄漏流动;与无间隙的情况相比,叶顶间隙的存在使上端壁处的流场发生明显变化,引起损失迅速增长;随着间隙的增大,泄漏涡的产生位置提前,强度增大,从而导致更大的流动损失.     

两种透平叶栅流场二次流特性及其涡系结构的可视化实验研究

本文应用 Ｔｉ Ｃｌ４ 烟迹法和表面油膜法对两种透平叶栅二次流特性及其涡系结构进行了流场可视化研究,深入地分析了叶栅端壁及叶栅型面的流动,揭示了叶栅二次流涡系的结构与叶型形状的关系以及马蹄涡吸力面分支和吸力面角涡的发生演变情况。     

透平叶栅端部二次流流动损失机制研究

为了探究叶栅端部二次流动结构及损失产生机制,对低速透平叶栅气动特性进行实验测量,结合数值模拟计算对透平端部二次流动结构及损失来源进行分析,通过分析通道内部熵产率分布,研究流动结构与不可逆损失之间的关系。结果表明,在所研究工况条件下,叶栅端部的二次流动结构主要源自来流边界层在前缘及通道内的三维分离现象,分离形成以马蹄涡、壁面涡以及通道涡为主导的涡系结构。端部二次流动损失主要来源于马蹄涡两分支、壁面涡和通道涡等漩涡自身的耗散,以及马蹄涡压力面分支与壁面涡合并成为通道涡时剧烈掺混引起的耗散。研究成果可为抑制端部二次流动及损失提供参考。     

两种透平叶栅流场二流特性及其涡系结构的可视化实验研究

本语文应用ＴｉＣｌ４烟这法和表面油膜法对两种透平叶栅二次流特性及其涡系结构进行了注场可视化研究,入地分析了叶栅端壁及叶栅型面的流动,揭示了叶栅二次流涡系的结构与叶型形状的关系以及马蹄涡吸力面分支和吸力面角涡的发生演变情况。     

扭叶片正弯对叶栅通道内二次流动影响的数值分析

以某汽轮机高压级动叶为研究对象,采用κ-ωSST模型、SIMPLEC算法数值模拟了正弯扭叶片叶顶间隙泄漏涡的形成和发展过程及其对叶栅通道二次流的影响。结果表明:相对于常规扭叶片,汽流在正弯扭叶片吸力面附近形成的泄漏涡的影响范围和对通道主流的扰动变小,且叶顶间隙的增加削弱了正弯扭叶片吸力面的"C"型压力梯度,使得叶片两端部附面层厚度增加,造成了叶片端部损失的增大。     

汽轮机叶顶间隙内非定常流动的数值分析

为了分析叶顶间隙泄漏涡的影响范围、运行轨迹和强度的变化规律,以某汽轮机高压级为研究对象,采用SSTκ-ω湍流模型,应用PISO算法对叶项间隙内的非定常流动进行了数值模拟．结果表明：叶顶间隙泄漏流是有规律的周期性的非定常流动,泄漏涡的影响范围、运行轨迹和强度随时间和叶顶间隙的变化而变化;泄漏流对主流的影响呈现出从弱到强、再从强到弱的周期性变化规律;叶顶间隙泄漏涡在丁／4时刻的强度和影响范围均达到最大,在T／2时刻,静叶脱落涡和动叶吸力面前部的泄漏涡混合形成新的涡系,而动叶吸力面后部的泄漏涡却与其边界层的脱涡混合,离开吸力面．     

机匣喷气量对涡轮间隙流动控制的影响

采用数值模拟方法研究机匣喷气量大小对涡轮间隙流动控制的影响。结果显示,在10％轴向弦长位位置喷气时,增大喷气量,喷气在间隙内轴向上影响范围增大,对间隙流阻塞作用增加,间隙涡出现位置推迟。同时减小了间隙涡、上通道涡区熵增,尤其是上通道涡区损失大幅减小,并减弱机匣喷气引起的气流偏转不足／过偏现象。叶顶压力面附近由间隙流动引起的低压区减小,并向叶片尾缘移动。但由于喷气量增大使得动叶输出功率下降,使得涡轮效率降低。     

小型离心压气机径向扩压器复杂涡系结构分析

对某小型离心压气机进行详细数值模拟,构建径向扩压器复杂涡系结构模型,重点分析设计、堵塞、失速工况下径向扩压器内部复杂涡系结构。研究表明：径向扩压器内部涡系结构主要包括前缘涡、两个通道涡（压力面侧通道涡与吸力面侧通道涡）以及喉部涡;主叶片吸力面的前缘涡是机匣侧低能流体在展向与流向压力梯度作用下形成的,喉部涡是吸力面侧通道涡沿分流叶片前缘的回流与前缘涡构成的;喉部涡在喉部的堆积是导致径向扩压器失速的原因,径向扩压器喉部的激波则是堵塞的原因;随流量的减小,前缘涡的涡核越向相邻主叶片压力面迁移。     

核电汽轮机与火电汽轮机比较分析

通过与火电汽轮机在热力设计、结构特性、材料选用和运行等方面的比较分析,阐述了核电汽轮机的设计特点以及与火电汽轮机的差别。     

某型涡扇发动机改型燃气轮机方案探讨

本文参考俄罗斯新研制的一种双通道燃气轮机ΓΤУ-18ПС,它的外涵增压空气经与内涵燃机的排气换热后驱动热空气涡轮,该涡轮与内涵燃机动力涡轮共轴输出功率,可大幅提高燃气轮机的输出功率和循环效率。将这种空气底部回热复合循环方式用于某型涡扇发动机改型燃气轮机方案,经计算分析可使燃气轮机的性能和热效率明显提高。     

燃气轮机燃烧室与透平交互作用研究进展

当代高性能燃气轮机高温部件燃烧室和透平存在着复杂的流动传热现象.随着燃机透平进口温度不断提高,部件交互作用愈发突出,直接影响到燃烧筒和叶片材料的温度水平.总结了国内外燃机中燃烧室/透平交互作用的研究进展,包括热斑、湍流度、辐射、旋流、尾迹管理等因素,归纳了典型的理论研究、实验研究、数值模拟成果.燃烧室与透平交互作用的机理研究已取得较大进展,在真机工况下的验证与应用仍需开拓.高温部件的实验平台与计算开发是支撑设计体系建设的重要基础.     

背压式汽轮机加装后置式汽轮机后最佳工况的选择

本文研究了背压式汽轮机加装后置式低压凝汽式汽轮机后，当两机的额定流量严重不匹配时，如何选择最佳运行工况，以及对流量过小的汽轮机如何提高效率的方法。     

超超临界二次再热660 MW汽轮机本体安装质量控制

国内首台超超临界二次再热660 MW机组汽轮机由超高压缸、高中压缸、2个低压缸共4个汽缸组成,结构紧凑、管系复杂、安装要求高。文章介绍了本机型安装质量控制要点,以及严格流程管控的重要性。     

微型燃气轮机向心透平的设计和研究

在研究微型燃气轮机向心透平结构特点和工作原理的基础上,建立了向心透平设计计算的数学模型.利用计算机辅助设计技术完成向心透平的热力计算和通流部分的结构设计,应用参数化设计思想和三维建模技术实现其变参数时的快速实体建模,应用有限元分析方法进行叶轮的结构分析和优化,基于虚拟操作平台实现其装配顺序规划、碰撞检测和装配仿真.     

变几何涡轮对涡轮气动性能的影响研究

针对自由涡轮导向器叶片可调的多级轴流涡轮进行气动性能研究。结果表明:通过改变自由涡轮导向器叶片角度可以调节多级涡轮的流量、效率、膨胀比分配和功率分配,自由涡轮导向器叶片角度变化对涡轮流场和各级静叶损失产生明显的影响。     

核电汽轮机的发展

为了能与中国核电大发展同步，上海在核电汽轮机的技术储备方面做了大量工作。本文通过对国内已建和在建核电站所用汽轮机的性能特点进行说明和分析，还通过对国内将可能会采用的几种反应堆的简要概述，着重介绍了上海汽轮机有限公司可提供的三种新的核电汽轮机机型，说明上海的核电汽轮机能适应核电发展，可与各种反应堆配套，性能优良，代表了当今一流水平。     

某燃气涡轮多级空气透平试验研究

为验证燃气涡轮的总体性能,将某重型燃气轮机涡轮末两级按0.5模化比模化后进行空气透平试验,建立了多级空气透平的试验系统,分析两级试验透平轮周效率、流量系数等特性参数随速比的变化。试验结果表明:空气透平设计工况效率达到了0.895,流量系数0.78,接近原燃气涡轮的设计值。试验结果验证了涡轮的总体性能,对燃气轮机涡轮的开发设计具有重要指导意义。