导流环结构对汽轮机排汽缸气动性能的影响

以某600MW汽轮机为研究对象,应用计算流体力学软件CFX对低压缸末级和排汽缸的耦合模型进行了数值模拟,分析了导流环的起始扩散角、直径以及轴向长度对排汽缸气动性能的影响。结果表明:随着导流环起始扩散角的增加,排汽缸的气动性能得到改善,但当增加到30°时,在扩压器内会产生流动分离,其最佳值为25°;导流环的直径和轴向长度过大或过小均不利于排汽缸的气动性能,其中直径最佳值为5000mm,轴向长度最佳值为900mm。选取3个变量最佳值作为导流环的优化方案,与优化前排汽缸的气动性能进行对比,排汽缸出口的静压恢复系数提高了7.2%,总压损失系数降低了8.4%,气动性能有了明显的改善。     

基于iSight平台的汽轮机低压排汽缸气动优化设计

采用iSight优化设计平台构建了1个汽轮机低压排汽缸全三维粘性气动优化设计系统,该系统耦合了参数化建模、CFD分析与组合优化技术.采用该系统分别对具有轴对称和非轴对称2种不同结构导流环的汽轮机低压排汽缸进行了气动优化设计.优化后与原型设计相比,具有轴对称导流环的排汽缸平均静压恢复系数提高了21.21 %,具有非轴对称导流环的排汽缸平均静压恢复系数提高了45.46%,表明该系统能有效地提高汽轮机低压排汽缸的气动性能.     

不同工况下非对称导流环对排汽缸气动性能的影响

以某公司制造的带有非对称导流环的低压排汽缸为主要研究对象,采用标准k-ε模型,对不同蒸汽流量和不同入射角下排汽缸内流场和气动性能进行数值模拟。结果表明:只考虑入口蒸汽沿轴向的流动时,额定流量下排汽缸的气动性能随着蒸汽质量流量的增加而升高,排汽缸最大静压恢复系数达到0.3,当蒸汽质量流量大于100%THA时,气动性能降低明显;考虑蒸汽入射角的影响时,排汽缸气动性能在最大入射角小于20°时变化较为平缓;角度继续增大后,排汽缸气动性能迅速恶化。非对称导流环表面的压力分布受蒸汽入射角影响显著。     

排汽缸导流内环子午型线改型设计的数值研究

为了降低某汽轮机低压排汽缸的流动损失,对占流动损失比例较高的环形扩压器进行了改型设计,改变扩压器内导流环子午型线圆弧段半径,数值研究其大小变化对排汽缸气动性能的影响。结果表明,扩压器内导流环圆弧段半径增大,提高了汽流在环形扩压器中的增压程度,降低了汽流由扩压器出口进入排汽蜗壳时的压力突升,改善了排汽缸的气动性能。     

汽轮机低压排汽缸气动性能的数值研究

针对汽轮机低压排汽缸气动性能对汽轮机组效率的影响,采用小尺寸试验模型对汽轮机低压排汽缸进行了数值模拟,得到扩压器进口导流环壁面压力分布和出口特征平面速度分布,并与相应的试验测量结果进行了比较,验证了数值计算结果的可靠性．通过数值模拟方法分析了扩压器和蜗壳的性能．结果表明：汽轮机扩压器导流环和蜗壳之间的涡系结构复杂,通道涡是造成排汽缸扩压能力降低和能量损失的主要因素．     

小汽机排汽缸的数值模拟和优化改造

为了改善小汽机排汽缸的气动性能,减少流动损失等问题,通过采用二次回归正交试验优化了蜗壳的结构参数,获得最优的蜗壳结构,并分析3种不同的导流方案对排汽缸流场及性能的影响.结果表明:在扩压管等结构不变的情况下,对排汽缸蜗壳进行优化可明显提高排汽缸的气动性能,改善流场情况;不同导流挡板安装方式对排汽缸气动特性影响不同,与无挡...     

大型汽轮机低压排汽缸气动分析研究

低压排汽缸的气动性能影响汽轮机组的功率和效率。文章对单独排汽缸和汽轮机低压末级整圈与排汽缸耦合进行了数值分析对比,发现汽轮机末级动叶出口流场的不均匀性和强烈的预旋影响低压排汽缸的气动性能。高性能的低压排汽缸设计应该考虑末级与低压排汽缸流场之间的相互作用。     

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。     

扩压管出口条件对低压排汽缸性能的影响北大核心

低压排汽缸内的扩压管对汽流具有扩压和改变方向的作用,对其出口处的结构进行优化能改善排汽缸整体的气动性能。扩压管出口处内导流环的倾角会影响汽流排出扩压管时的流动状况,不合适的倾角使得汽流在流出扩压管时形成较大的漩涡。对扩压管出口宽度和出口处内导流环倾角进行研究,计算结果显示,出口宽度和倾角都有一个最优值,分别为1 250mm和75°。     

汽轮机低压排汽缸内导流挡板对其性能影响的分析

通过吹风试验研究了汽轮机排汽缸内安装导流挡板对排汽缸性能的影响,采用CFD软件对排汽缸计算模型进行了模拟,获得了安装不同导流挡板的工况下排汽缸的气动性能和内部流场的变化.结果表明:在排汽缸内合理地安装导流挡板能有效提高排汽缸的扩压能力并降低流动损失,而且还可以改善其出口流场的均匀性.试验和数值模拟均证明,使流量在导流挡板两侧平均分配的5号挡板的效果最佳,分别使静压恢复系数提高了约0.029,使总压损失系数降低了约0.025,使出口不均匀度降低了约30.0%.     

某新型高效冷凝发电汽轮机排汽缸气动性能研究与结构优化

采用雷诺时均处理的N-S方程和标准k-ε湍流模型,将某新型高效冷凝发电汽轮机低压排汽缸与末级叶栅进行了联合仿真数值模拟研究。计算结果表明:排汽缸中存在以分离涡和通道涡占主导地位的漩涡流,导致气动性能不佳;为了改善扩压能力进而提高其气动性能,采取调整内外导流环扩张角度以及轴向长度等措施对扩压器进行了结构优化,优化后排汽缸出口静压恢复系数从-0.137提升到了0.1617,总压损失系数降低了近18.5%,整机效率提升了近0.5%。     

汽轮机排汽缸性能分析和气动设计的研究进展

大功率汽轮机低压排汽缸的气动性能分析和设计对于提高机组的经济性具有非常重要的作用。低压末级与排汽缸间的相互作用以及排汽缸内的复杂结构导致排汽缸具有典型的非定常和非周期性的流动特性。介绍了排汽缸的基本结构特点,综述了国内外在排汽缸气动设计和性能分析方面的研究进展,给出了西安交通大学TurboAero研究团队在大功率汽轮机低压排汽缸全三维性能分析和气动设计方面的研究结果,最后讨论了大功率汽轮机排汽缸方面的研究展望。排汽缸气动性能的影响因素可概括为:末级动叶出口旋流、顶部间隙射流、动叶尾迹和排汽缸几何结构。排汽缸的气动性能研究需要耦合低压缸通流结构开展,充分考虑通流结构和排汽缸间的相互作用。     

低压排汽缸的气动特性及参数选择

文章综合国内外有关汽轮机低压排汽缸的理论与试验方面的文献，对排汽缸的气动特性进行了分析，提出了一些排汽缸气动设计的原则和参数选择的范围。为设计人员设计气动性能合理的排汽缸提供参考。     

汽轮机低压排汽缸结构优化设计分析系统及其应用

简要介绍了汽轮机低压排汽缸结构优化设计分析系统的构成和相应的结构优化设计数值试验及分析研究。结果表明该系统能够较快、较省地实现排汽缸的结构设计,得到了较理想的优化设计结果,且为排汽缸的设计研究开辟了一条新的途径,具有良好的工程应用前景。此外,还利用该系统探讨了两种排汽缸导流结构对排汽缸气动性能的改进作用。     

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．     

工业汽轮机大型排汽缸气动分析与结构优化

为了改善工业汽轮机排汽缸气动性能,降低流动损失,采用数值模拟方法对一种大型工业汽轮机排汽缸的气动特性与流场结构进行了计算与分析.揭示了造成工业汽轮机排汽缸气动损失的重要方面,同时提出了针对排汽缸重要结构参数的多种优化方案,并进行详细计算与分析.针对每种优化方案,阐明了优化机理与工业汽轮机排汽缸本身的优化局限性.研究结果...     

小容积流量工况对排汽缸的影响分析

汽轮机末级排汽是影响排汽缸运行的关键因素。对汽轮机末级与排汽缸流场进行了数值模拟,得到当末级处于不同容积流量工况时,排汽缸内流动特性及气动性能。结果表明:随着容积流量的减小,排汽缸内流线分布恶化,扩压通道内靠近外导流环区域出现漩涡,其范围及强度随容积流量减小而增加,扩压性能下降;排汽通道流线紊乱度增加,出现复杂涡系,出口截面流动稳定性下降;大尺度漩涡的存在增加了排汽缸能量损失,静压恢复系数下降,总压损失系数增大。     

汽轮机排汽缸加强筋板的优化设计及影响

采用拉丁立方试验设计、三阶响应面近似及Hooke-Jeeves直接搜索算法的组合优化策略对排汽缸下部的加强筋板进行了优化设计,并通过选取大量样本点,研究了加强筋板不同几何参数对排汽缸气动性能的影响,同时在变工况下对筋板优化后的排汽缸进行了校核计算.结果表明:筋板到排汽缸子午平面的距离X和筋板倾角θ对排汽缸气动性能影响较大,而筋板底边到排汽缸出口的距离Y和筋板长度L对排汽缸气动性能影响较小;合理布置筋板,可有效提高排汽缸的静压恢复能力,降低出口不均匀性,但也会增加一定的总压损失.     

叶顶间隙对于汽轮机排汽缸气动性能的影响

介绍了汽轮机末级动叶叶顶间隙对于汽轮机排汽缸性能的影响,通过耦合末级叶片的排汽缸气动数模拟来考察这一影响,发现排汽缸内的流场情况会随着间隙漏汽量的不同而产生变化,表征气动性能的压力恢复系数也随之变化.研究表明,叶顶间隙射流对于排汽缸内流场的影响是不可忽略的,在以后的排汽缸气动设计及优化工作中需要考虑叶顶漏汽射流.     

600MW空冷汽轮机组低压排汽缸流场模拟和结构优化

采用雷诺平均的NS方程和标准的k-ε湍流模型对某空冷汽轮机低压排汽缸进行数值模拟。计算结果显示设计工况下该排汽缸中扩压器出口附近流动发生了分离,导致排汽缸的气动性能不理想。为了改善扩压通道的流场进而提高其气动性能,对扩压器结构进行了优化。优化后的扩压器出口的静压恢复系数比原结构提高了46.5%,总压损失系数分别降低了20.4%。对于排汽缸,其出口的静压恢复系数提高了137.7%,总压损失系数降低了30.6%。由此说明优化后的排汽缸具有较好的气动性能。