汽轮机末级空心静叶栅除湿技术研究

针对汽轮机末级湿度过大导致叶片损伤和级效率下降问题,运用k-ε两方程湍流模型,DPM和EWF模型耦合方式,对蒸汽在空心静叶栅通道内的蒸汽流动、水滴沉积及成膜过程进行了数值研究;设计了两种除湿方案并数值分析了不同方案除湿效果。结果表明:负荷不同对水滴沉积影响较小;较大水滴粒子是液膜沉积的主要来源;压力面在相对叶高0.5以上部位均有沉积;吸力面在相对叶宽0到0.2部位均有沉积且在相对叶高0.4以上部位沉积较为明显;压力面和吸力面各开两道槽的除湿方案更有利于水膜的抽吸,可明显抑制水膜进一步增厚及运动趋势。     

空心静叶栅沉积水滴的去除方法和(火用)分析

基于利用控制容积法求解Reynolds时均的N-S方程、k-ε模型和Lagrange方法等模型,分析了空心静叶栅内部的二维湿蒸汽汽液两相流场和不同粒径的水滴沉积规律、沉积位置,同时在沉积位置开2种宽度、3个方向和不同数量的缝隙分别分析了抽吸和吹除两种方法的去湿效果,并且根据计算的结果对各工况进行了效率分析。通过流场分析结果表明:开缝隙方向尽量要和当地的流速方向一致且缝隙宽度不能太大,这样缝隙内就较好的流场,且吹除方法可以有效地减少水滴的沉积,但通过效率分析抽吸方法比吹除方法效率高,从减少水滴沉积和能量损失两方面考虑,抽吸方法更好一些。图3表3参6     

空心静叶栅沉积水滴的去除方法和？分析

基于利用控制容积法求解Reynolds时均的N-S方程、k-ε模型和Lagrange方法等模型,分析了空心静叶栅内部的二维湿蒸汽汽液两相流场和不同粒径的水滴沉积规律、沉积位置，同时在沉积位置开2种宽度、3个方向和不同数量的缝隙分别分析了抽吸和吹除两种方法的去湿效果，并且根据计算的结果对各工况进行了？效率分析。通过流场分析结果表明：开缝隙方向尽量要和当地的流速方向一致且缝隙宽度不能太大，这样缝隙内就较好的流场，且吹除方法可以有效地减少水滴的沉积，但通过？效率分析抽吸方法比吹除方法炯效率高，从减少水滴沉积和能量损失两方面考虑，抽吸方法更好一些。图3表3参6     

300MW汽轮机末级空心静叶内湿蒸汽二相流动与水滴沉积规律研究

基于利用控制容积法求解Reynolds时均的N-S方程、κ-ε湍流模型和Lagrange方法等模型,分析了空心静叶栅内部的二维湿蒸汽汽液两相流场和不同粒径的水滴沉积规律、沉积位置,同时在沉积位置开2种宽度、3个方向和不同数量的缝隙分别分析了抽吸和吹除两种方法对叶栅通道流场的影响以及去湿效果。     

汽轮机空心静叶吹扫性能的试验研究和数值计算

在气-液两相流试验装置上研究了汽轮机空心静叶缝隙热气吹扫对二次水滴尺寸的影响,并结合数值方法分析了热气吹扫对叶栅气动性能的影响.试验结果表明:热气流吹扫使二次水滴的尺寸显著减小,尾缘处的缝隙吹扫对减小二次水滴的尺寸最明显,而压力面时二次水滴尺寸的影响最小,并且提高吹扫压比有助于提高吹扫效果.数值分析表明:压力面和吸力面吹扫缝隙后出现严重的流动分离;扩压区增大,使压力损失增大;尾缘吹扫需对叶片尾缘加厚,但这却导致了严重的尾迹损失;热气吹扫造成叶栅效率降低高达4%.     

缝隙位置对空心静叶去水性能影响的试验研究

在湿空气平面叶栅缝隙抽吸试验装置上,对汽轮机空心静叶抽吸缝隙的去水性能进行了试验研究。试验条件为:叶栅进口空气湿度为7.94%,水滴直径在1.5～150μm之间,叶栅出口气流速度为170m/s,缝隙宽度为1.0mm,缝隙角度为45°,缝隙位置分别位于静叶的内弧和背弧。试验结果表明:随着缝隙相对位置的增大,缝隙抽吸水量增大;在相同的抽吸压差下,静叶内弧上单位长度缝隙的抽吸水量大于背弧缝隙的抽吸水量;靠近静叶内弧出口边的抽吸缝隙的去水性能最好;另外,随着抽吸压差的增大,缝隙抽吸水量也增大。     

缝隙抽吸对二次水滴直径及直径分布影响的试验研究

在空气-水膜两相流动试验装置上，利用Malvem粒度分析仪对空心静叶缝隙抽吸和无抽吸条件下的静叶尾迹区二次水滴直径及直径分布进行了测量和分析。结果表明：缝隙抽吸可以有效地去除静叶表面上的流动液膜，大大减小了静叶尾迹区由于撕裂和二次雾化所形成的二次水滴直径；且水滴直径分布的范围较窄，有利于减轻或防止动叶的水蚀。     

核电汽轮机中的湿蒸汽流动研究

对某核电汽轮机低压缸通流部分作三维数值模拟,分析湿蒸汽流动的特点及其影响,在此基础上结合湿汽损失的形成机理,对其各组成部分分别进行模化和估算,结果表明湿蒸汽级内湿汽损失的大小及分布与传统的Baumann准则存在较大差异,后者可能低估了由非平衡凝结引起的热力学损失;通过计算水滴运动轨迹研究末级空心静叶表面的水分沉积,分析去湿槽抽吸水膜的性能及其影响因素,相应的试验研究则表明抽吸性能受到当地汽流马赫数、抽吸压差以及缝隙宽度等因素的综合作用,此外水膜从叶片表面转向进入去湿槽时的汽化对抽吸性能有较大的负面影响,因此去湿槽的设计主要取决于其上游的水膜流动状况。     

汽轮机末级静叶水滴沉积规律与缝隙去湿研究

采用Fluent软件对某600 MW汽轮机末级静叶栅中的水滴三维运动与沉积规律进行了数值计算,确定了水滴在静叶轴向和径向的沉积位置;实验研究了空心叶栅缝隙抽吸的去湿性能。结果表明:静叶内弧上的沉积水量占叶栅进口总水量的12.2%,背弧的沉积水量占1.6%;静叶内弧上的缝隙抽吸水量大于背弧上的抽吸水量,缝隙位置越靠近静叶出口边,抽吸水量也越大;随着缝隙宽度的增大,缝隙抽吸水量先降低后增大,在宽度为3.0 mm左右时达到较低值;缝隙抽吸水量随抽吸压差的增大而增大,随着主气流速度的增大而很快减小。     

汽轮机空心静叶开缝抽吸除湿的数值模拟

应用两相均质混合模型和湿蒸汽平衡相变模型,对具有抽吸缝隙的某汽轮机末级叶栅流场进行了全三维定常的数值计算.计算结果表明:同一位置的缝隙,增大缝隙宽度和减少抽吸压比,将会加大缝隙抽吸量;单个方案下,结构相同的缝隙,压力面七的缝隙抽吸量一般要比吸力面上的缝隙抽吸量要大.不同方案对比发现;从气动效率及对叶栅流场的影响上,方案a优于方案b;从去水效率来说,方案b优于方案a.     

核电汽轮机低压级内水滴沉积与疏水槽除湿性能研究

采用商用软件CFX对某核电汽轮机低压末三级叶栅通道中的水滴沉积规律进行了三维数值模拟,并初步研究了静／动叶片表面上的水膜流动特性,评估了次次末级后与次末级后疏水槽的除湿性能。结果表明：二次水滴比一次水滴更容易沉积在叶片表面上;水滴在叶片内弧的总沉积水量最多可达到背弧的10倍;静叶片上的水膜厚度沿轴向逐渐变薄,而动叶片上的沿轴向先缓慢变厚再变薄：两个疏水槽的除湿效率在11％左右。     

Effects of water suction on water film tearing at trailing blade edges

Using air‐to‐water film two‐phase flow test equipment with a high‐speed camera, water suction from the suction slot in front of stationary blade was experimentally carried out. The water film moved along the stationary blade surface under the action of the high speed airflow. Under the suction conditions, the tearing of the water film at the trailing edges of a hollow stationary blade were studied. The results show that the water film flowing on the stationary blade surface would immediately break into some silky rivulets or sub‐film following the suction slot, if the water in the film was partially drawn off the suction slot. The silky rivulets or sub‐films first slightly piled up at the trailing edge of the stationary blade, and then tore into drops of different shapes and diameters, and moved with the air flow. The larger drops, formed due to further tearing, broke up into finer droplets due to the action of high speed flow air. The number of water droplets gradually increased, and the diameter of water drops gradually decreased. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res, 34(6): 380–385, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/htj.20077     

汽轮机空心静叶缝隙抽吸性能研究

采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场与缝隙抽吸性能进行了三维数值计算,讨论了缝隙结构参数对抽吸性能的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向尾缘的移动,静叶背弧上缝隙的抽汽量急剧减少;内弧上缝隙的抽汽量先略微增大后减小,在缝隙相对位置ψ=0.723 4时达到最大值;随着缝隙角度的增大,缝隙抽汽量先增大后减小,在缝隙角度α=45°时达到最大值,约占叶栅通道总蒸汽量的1.8%;随着缝隙宽度的增加,缝隙抽汽量先减小后增大,在缝隙宽度为2mm时达到最小;缝隙抽吸能力与缝隙出口处的腔室大小、空腔内形成的涡核位置和涡半径以及抽吸工质的流线的长短有关。     

旋转气冷涡轮流场的数值模拟

应用数值计算的方法,对采用气膜冷却的涡轮叶片在静止和旋转状态下的流场进行数值模拟,研究涡轮叶片在静止和旋转状态下冷却射流和主流的掺混流场结构.结果表明:涡轮叶片压力面极限流线在静止和旋转两种工况下的区别比较明显.旋转使得马蹄涡的尺度有所加强.压力面和吸力面侧都存在明显的反向涡对结构;在吸力面,反向涡对的对称性比压力面的好;反向涡对随着下游距离的增大逐渐减弱,同时旋转使得掺混流场的轨迹有向叶片径向偏转的趋势.旋转工况下涡轮压力面侧反向涡对的衰减速度和程度变化明显,吸力面侧涡对的涡心位置更靠近叶片壁面,涡的影响区域也较小.     

空心静叶缝隙抽吸对蒸汽流场影响的数值研究

在缝隙抽吸条件下,采用Fluent软件对某600MW汽轮机末级空心静叶栅内的蒸汽流场进行了三维数值模拟,讨论了缝隙位置与结构参数对主蒸汽流场的影响。结果表明:随着缝隙位置从叶片前缘向叶片尾缘的移动,汽流总压损失系数逐渐减小。缝隙抽吸使叶栅进口马赫数有所升高,且内弧上的缝隙抽吸对马赫数的影响要大于背弧上的影响;当缝隙角度α=45°时,缝隙抽吸对叶栅进口马赫数的影响较大;缝隙宽度的增大使叶栅进口马赫数升高的幅度也越大。缝隙抽吸对叶片表面压力分布总体影响不大,仅在缝隙附近的汽流静压有较大的降低;随着缝隙宽度的增加,缝隙处的汽流静压降低越大。另外,缝隙抽吸使叶片表面的汽流边界层有所减薄。     

Noise Characteristics of Centrifugal Blower with Low Solidity Cascade Diffuser （Noise Reduction by means of Small Groove Located at LSD Blade Leading Tip）

This paper deals with the effect of the blade tip-groove of the low solidity cascade diffuser (LSD) on the blower characteristic and the noise generated by the LSD. The small grooves were set up at the root and/or tip near the leading edge of the LSD blade. In order to clarify the mechanism of noise increase due to LSD and also to reduce the noise, the relationships between the noise increase based on the LSD, the LSD performance and the secondary flow formed additionally by the tip-groove were investigated experimentally as well as numerically, especially analyzing flow behaviors in the LSD in view points of flow separation on the suction surface of the LSD blade and the secondary flow on the side walls. By reducing the stagnation region smaller near the root and/or tip of the LSD blade leading edge, the secondary flow behavior changes remarkably around the LSD blade, as a result, the noise level and the blower characteristics vary. It can be concluded that, by means of a small tip-groove located only at the shroud side near the LSD blade leading edge, the noise generated by the LSD can be reduced without deteriorations of the LSD performance and the blower characteristics as well.     

Flowfield and heat transfer past an unshrouded gas turbine blade tip with different shapes

This paper describes the numerical investigations of flow and heat transfer in an unshrouded turbine rotor blade of a heavy duty gas turbine with four tip configurations. By comparing the calculated contours of heat transfer coefficients on the flat tip of the HP turbine rotor blade in the GE-E³ aircraft engine with the corresponding experimental data, the κ-ω turbulence model was chosen for the present numerical simulations. The inlet and outlet boundary conditions for the turbine rotor blade are specified as the real gas turbine, which were obtained from the 3D full stage simulations. The rotor blade and the hub endwall are rotary and the casing is stationary. The influences of tip configurations on the tip leakage flow and blade tip heat transfer were discussed. It’s showed that the different tip configurations changed the leakage flow patterns and the pressure distributions on the suction surface near the blade tip. Compared with the flat tip, the total pressure loss caused by the leakage flow was decreased for the full squealer tip and pressure side squealer tip, while increased for the suction side squealer tip. The suction side squealer tip results in the lowest averaged heat transfer coefficient on the blade tip compared to the other tip configurations.     

某型轴流压气机高压第16级叶型气动特性的试验研究

采用环形亚声速风洞气动参数测量试验方法,研究了某型轴流压气机高压第16级动、静叶型的变攻角特性。试验结果表明,对于扩压叶型,沿压力边和吸力边的流动都是先快速膨胀后扩压,扩压占流程的绝大部分,相对压力边,吸力边扩压流程长,梯度大,吸力边是叶型损失源;在相同攻角下,叶型损失正比于叶型的几何折转角,因为在试验攻角变化范围内,叶型的落后角可忽略不计。     

汽轮机静叶缝隙去水效率的实验研究

在气－水膜两相流动试验装置上对平板空心叶片去湿缝隙的去水效率进行了试验研究。分析讨论了气流速度、叶片上水膜流量、抽吸压差、缝隙宽度及角度对缝隙去水效率的影响,确定了叶片去水缝隙的合理形状及尺寸