离心压缩机湿压缩的气动性能分析和强度校核研究

采用湿压缩技术可以降低压缩机出口的温度,有效解决裂解气的结焦问题.采用CFD方法对某离心压缩机进行了湿压缩的气动性能分析,将气动计算所得到的叶片表面压力加载到CAE模型中,从而进行了湿压缩的强度校核.结果发现:在合理选取的进气温度为30℃,喷水量为工质流量的1%时,此压缩机的出口温度明显降低,流量增加,单位质量工质所需...     

氦气流动特性的初步研究

使用计算流体力学方法,模拟了圆管内流动、圆柱绕流、孤立翼型、叶栅当量扩压器、平面叶栅,在氦气和空气两种工质下典型流场的流动。结果发现:在低马赫数下,雷诺数相同时,氦气和空气流场具有较大的相似性;氦气的运动粘性系数较大,其附面层发展较快,流速大,容易发生边界层分离;与空气相比,氦气总压损失系数大。由此得到启示:对于高温气冷堆氦气压气机的设计,要充分考虑氦气雷诺数小、流速大、容易发生分离的流动特性。并且给出了氦气流动特性的基本数据,可供进一步研究和工程使用。     

燃气轮机压气机喘振监测方法研究

压气机喘振是一种对燃气轮机安全运行具有严重破坏作用的不稳定流动。在研究某燃气轮机控制系统的过程中发现,其控制逻辑中没有针对压气机喘振的控制策略。为了保证燃气轮机安全运行,避免发生喘振对燃气轮机造成破坏,在现有测点基础上研究了在燃气轮机控制系统中增加压气机喘振监测的方法。     

空冷汽轮机低压级组叶片模化设计与开发

针对空冷汽轮机低压级组叶片设计困难的问题,基于叶片模化设计技术,结合先进的计算流体动力学(CFD)技术,提出了空冷汽轮机低压级组叶片模化和改型优化设计方法.该方法主要是用于将母型低压级组叶片通过模化设计改进为与设计目标总体性能参数相近的低压级组,在此基础上,应用三维气动分析设计优化方法对低压级组进行了改型优化设计,得到了满足设计要求的空冷低压级组叶片;同时,对低压级组进行变工况分析,以保证低压级组在许用范围内具有较好的变工况性能.该方法将多种先进技术相结合,缩短了开发周期,降低了开发成本.研究结果表明,采用该方法开发的低压级组能够很好地继承母型低压级组的优良特性,保证了叶片的安全性和可靠性,具有良好的气动性能和适用范围.     

基于NACA翼型的燃气轮机排气扩压器支撑保护罩气动外形优化研究

针对某型号燃气轮机径向排气扩压器支撑保护罩气动特性问题,基于保护罩原气动型线,结合NACA翼型对其进行了优化,并设计了两种新的气动外形。采用稳态和瞬态数值模拟的方法研究了配有10%、50%、90%这3种不同支撑保护罩的排气扩压器径向高度横截面的马赫数分布,支撑保护罩下游的总压损失系数,排气扩压器的静压分布、静压恢复系、通道涡、出口静熵以及透平末级静叶、动叶尾迹对排气扩压器静压恢复系数的影响。稳态研究结果表明:新设计的两种支撑保护罩气动外形延迟了保护罩表面气流分离,其下游总压损失系数降低,排气扩压器静压恢复系数有明显提升;瞬态研究结果表明:透平末级静叶和动叶尾迹对径向排气扩压器静压恢复系数影响较小。     

水平轴海流机空化流动模拟

海流机是海流能利用的一种新形式,其空化性能的好坏直接影响到海流发电机组的安全和稳定运行。基于两相混合流模型对一模型水平轴海流机空化流动进行研究,得到不同空化数下的空泡形态及其性能曲线。数值模拟结果表明,采用数值计算方法能够有效地预测海流机的空化现象,计算得到模型海流机的初生空化数,空泡形态与试验结果相类似;海流机空化通常发生在近叶尖吸力面上,并随空化数的降低沿叶片展向和弦向变长;空化数相对较高时,空化出现在叶片弦向中间区域,随空化数降低向叶片尾缘发展;空化初生时,海流机性能没有明显改变;只有当空化数降低到一定程度时,海流机推力升高,输出功率下降,海流机性能恶化,实际运行中应当避免在此工况下运行。     

某燃气涡轮气动设计及通用特性曲线计算

针对燃气轮机中涡轮的设计,介绍了杭汽燃气涡轮气动设计体系,并阐述了冷却涡轮掺混损失计算方法和几种效率定义方法。通过一维热力设计和S2流面完全径向平衡方程设计,设计出了三级燃气涡轮。应用计算流体力学软件CFX对所设计的涡轮进行了不带冷气的性能分析,应用源项法对带冷气的涡轮进行了性能分析。通过三维计算,得到了新设计的三级涡轮的折合流量、折合转速、效率的特性曲线;并为涡轮的进一步气动优化设计和强度振动校核打下了基础。计算结果显示:设计的涡轮气动性能良好,变工况性能宽,基本达到了设计要求;不带冷却涡轮效率91%,带冷却的涡轮效率89.7%。     

侧向进汽对下游级组性能影响的数值研究

通过对某可调侧向进汽机组全三维流场计算分析发现:侧向进汽会导致下游级组扭矩和流量沿周向分布不均匀,在相同的进出口条件下,侧向进汽的影响级组通流能力明显减小,减少了11.9％,输出功率减少28.4％,效率降低18.8％;相同进出口流量条件下,动叶局部最大扭矩为均匀进汽的1.55倍左右,对叶片强度提出了较高的要求,效率降低17.9％.对侧向进汽机组的设计要充分考虑周向不均匀特性对机组气动性能的影响和对强度考核的要求.为侧向进汽机组通流设计提供了一定参考和指导方向.     

轴流排汽缸气动性能数值研究与改型优化

为减小轴流排汽缸内部损失,提高排汽缸的气动性能,以杭州汽轮机股份有限公司新开发的轴流排汽缸为研究对象,考虑末级动叶出口径向速度不均匀性对排汽缸的影响,联合末两级整圈低压级组和排缸进行了数值计算。分析了轴流排汽缸内部流动特点,并根据流场对其进行了改型优化。计算结果表明,轴流排汽缸与低压级叶片之间存在相互作用,排汽缸后部出现两个旋流方向相反的涡,并随着气流向下游扩展;通过对轴流排汽缸结构改型,静压恢复系数提高了40.7%,总压损失系数减少了31.4%。通过优化通油管道的截面形状,使静压恢复系数提高了0.13%,总压损失系数减少了2.2%,改善了排汽缸内部流动,显著提高了轴流排汽缸的气动性能。     

高背压大流量空冷汽轮机低压级组叶片设计及优化

开发出一套基于一维热力设计、准三维设计分析和优化、全三维流场分析以及叶片结构设计、强度、振动分析的开发体系。通过以空冷低压级组为实例进行设计,结果表明通过该设计开发体系,能够方便可靠地进行汽轮机通流和结构的设计和优化,这对汽轮机设计和改型具有很好的实用意义。