汽轮机先进高效冲动式叶型级试验及模拟

对2种先进高效的汽轮机冲动式叶型(LH、LL叶型)进行多级空气工质级试验和数值模拟分析,研究2种叶型在真实级环境下的总体性能差异.结果表明:2种叶型空气流量的试验值和模拟值基本一致;LH叶型具有更高的通流效率;2种叶型最佳速比的模拟值均高于试验值;随着根部速比的增大,通流级根部反动度逐渐增大,并且反动度的模拟值高于试验值.相比于LL叶型,LH叶型的设计理念更加合理,性能提升达到预期,研究结果可以为LH叶型的工程应用提供重要参考.

基于岭回归算法的压缩机性能曲线实时修正

压缩机作为气体储能系统中的关键设备,其性能曲线的测定具有关键意义。在目前的实际工程应用中,压缩机的性能曲线通常是实测出几个工况点,然后通过简单的线性回归获得,这种方式存在一定问题。文章提出在压缩机运行过程中,实时通过机器学习的方式来处理数据,能够获得更加准确的性能预测模型和性能曲线,并且该曲线能够随着机组的运转得到连续的修正。

农田水利高效节水灌溉工程的建设与运行管理探讨

通过对高效节水灌溉工程建设与运行管理必要性以及现状进行分析,明确当前工程建设与运行管理中存在意识、机制、资金、人员等问题,随后提出针对性的意见,以改善当前工程建设与运行管理现状。

大功率百万汽轮机侧齿汽封气动性能数值研究

以典型大功率百万汽轮机组的叶顶汽封为对象,利用数值方法研究侧齿结构位置、数量和尺寸在额定工况下对密封效果的影响,并与传统城墙齿汽封对比,达到漏汽最小的最佳适用效果。结果表明:城墙齿汽封的侧齿结构通过划分腔室使主流产生大漩涡,进而抬升主流,阻碍蒸汽向前流动;对于大功率百万汽轮机,与城墙齿汽封相比,侧齿的数量、位置和尺寸均存在较佳值,使防泄漏效果最优,泄漏量相对减少7.5%。

储能空气透平低压进气结构优化设计

本文对某储能空气透平低压进气结构进行了优化设计,包括在进气管道与进气腔室衔接处增加过渡倒圆、采用变截面腔室、腔室底部增加平直段和导流锥三种方式,数值分析结果显示:相对于原始方案,优化后进气结构内的局部流速明显降低,流线分布更加均匀,因此壁面熵显著减小,最终导致压损大幅降低,仅为原始方案的53.1%;此外,进气结构出口马赫数和气流角分布也更加均匀,导致首级叶片效率提升约3.3%;对比来看,增加过渡倒圆结构收益最大,采用变截面腔室、底部增加平直段和导流锥也有一定的收益。

掺混腔室对透平性能影响的多工况对比研究

基于某变转速透平小机,采用数值模拟方法,研究了阀门全开和额定工况下,掺混腔室轴向长度对机组性能的影响,结果表明:随着掺混腔室轴向长度增加,级段效率逐渐提高,且额定工况效率增加的速度更快。掺混腔室轴向长度主要影响调节级(包含进汽室和掺混腔室)和第2级的性能。阀门全开工况下,随着掺混腔室轴向长度增加,调节级动叶域损失逐渐增大,但掺混腔室出口汽流均匀性得到改善,因此调节级效率逐渐降低,第2级效率逐渐提高。额定工况下,随着掺混腔室轴向长度增加,调节级动叶域损失逐渐减小,掺混腔室出口汽流均匀性得到改善,因此调节级和第2级效率均逐渐提高。

透平级非轴对称端壁叶片气动性能研究

非轴对称端壁造型优化技术是控制叶轮机械叶栅内流动的关键技术,以非轴对称端壁曲面造型的方法代替原始的轴对称端壁结构,叶轮机械端壁造型的优化主要可以起到减小二次流带来的端部损失的作用,改变壁面附近压力分布,实现对涡轮内部流动的控制。本文应用数值模拟的方法计算并分析了冲动式汽轮机高压缸级和反动式汽轮机高压缸级在带有密封结构条件下的气动性能,建立了非轴对称端壁造型优化方法,对冲动式及反动式各高压缸端壁造型进行了优化,并将带有优化后造型的高压缸气动性能与轴对称端壁情况高压缸气动性能进行了对比分析,验证了优化方法的可行性与有效性。结果表明,非轴对称端壁优化造型可使冲动级和反动级效率有所提高,并且可以减小靠近叶栅根顶部流动损失,使得出口气流分布更加均匀。

机舱通风口冲击射流湍流特征分析及验证

以机舱个性化通风口为背景,对自由射流加壁面冲击射流,采用几种湍流模型数值分析了10倍冲击高度、雷诺数为9,000的气流遇到冲击板后湍流脉动、流动转折等流动特征.探讨了湍流模型对冲击射流关键位置平均速度、脉动速度以及雷诺应力等流动参数特征的模拟能力,通过与实验测量结果的对比,确定了湍流模型在冲击射流中的适用性和局限性.综合来看,Relizable k-ε模型可以得到与实验值较好的符合度,但在近壁面区域会略有偏差.分析结果认为将RANS和LES组合将是开展实际机舱内通风口射流研究的最佳策略.

透平叶型反向参数化设计和研究

为了提高叶片叶型设计效率,提出一种透平叶片反向参数化设计方法,针对已有叶型文件反向提取叶片参数化方法中的相关设计参数获得基本复现的叶型轮廓,并根据提取的叶型关键参数调整叶型设计、进一步提升叶片性能。通过对比,新获得叶型能够准确掌握基准叶型的关键设计参数,并能够以基准数据的方式表达,对指导下一步提升叶型气动性能提供有益支持。同时,调整叶型反向参数化所获得关键参数应用于叶型优化后,能够获得气动性能提升明显的优化叶型,叶型损失明显下降、级总总效率得到显著提升。

透平双列调节级气动特性研究和分析

对采用静叶栅部分进汽的双列调节级进行不同负荷分配的气动性能分析研究,同时分析静叶栅不同局部进汽对级性能的影响。运用全三维数值方法对全周双列调节级模型计算模拟。分析结果表明,首列叶栅负荷比的变化直接影响整级的气动性能,首列叶栅负荷从80%下降到50%的过程中,级效率呈现先上升后下降的趋势,即双列调节级存在一个最佳的首列载荷分配值。同时研究首列静叶栅和第二列静叶栅部分进汽度的设计,经研究,第二列静叶栅部分进汽度与首列静叶栅部分进汽度接近时,双列调节级的气动性能最优。

汽轮机中反动度通流技术研究

介绍了汽轮机中反动度通流技术的设计理念,并开展了宏观方案论证、叶型优化设计和性能分析,得到如下结论:为降低机组成本,根径减小后,反动度若降低6%,可以保证轴向排汽和静叶的适用性,仅需重新设计动叶;与原始动叶相比,新设动叶与中反动度通流方案更匹配,消除了攻角,降低了叶型损失,进而改善了流场分布,获得了更高的效率。总体来看,所研究的中反动度通流技术经济性与原始反动式通流技术相当,可以在保证效率的前提下减小根径,进而满足机组降本需求。

调节级单通道与全周数值方法对比研究

本文以某350MW亚临界机组为研究对象,采用单通道和全周两种数值模拟方法,分析了调节级在VWO、THA和75%THA工况下的性能。结果表明:由于单通道模型未考虑部分进汽、进汽室等影响因素,对调节级内复杂流场的模拟不准确,所得损失明显较低,进而导致效率明显高于全周计算结果。此外,单通道和全周计算得到的调节级动叶域内的损失差异较静叶域内更大,导致单通道计算得到的压力反动度明显低于全周计算结果,以压力反动度为输入参数,计算得到的调节级轴向推力值差异也较大。实际工程中,评估调节级推力时,建议以全周计算得到的压力反动度为输入参数。

低成本高效率反动式叶片平面叶栅试验和数值研究

本文介绍了适用于中小功率机组的低成本、高效率反动式叶片设计理念,并采用平面叶栅试验和数值计算方法,详细分析对比了原始大功率反动式叶型和新设中小功率反动式叶型的气动性能,结果表明:新设叶型在马赫数为0.7时损失最低,攻角适用范围为-40°~20°,表面压力分布和流场分布合理。总体来看,新设叶型的气动性能优于原始叶型。试验和数值计算结果比较相符,验证了数值计算方法的合理性。

基于不同工质进行径流式透平背叶片对推力和摩擦功耗的影响研究

径流式叶轮背部增加背叶片结构可以有效调整叶轮背部腔室的压力分布,从而调整叶轮部分的轴向推力,但同时背叶片的引入会增加叶轮背面的摩擦功耗。文章基于某一径流式叶轮,研究在两种不同工质(空气及超临界CO_(2))下背叶片对叶轮背部压力分布及摩擦功耗的影响规律,并与无背叶片结构的叶轮背部腔室进行对比,通过研究发现,带背叶片结构时,背部旋转因子随泄漏量及泄漏方向的变化有较小的改变;而无背叶片结构时,背部旋转因子随泄漏量及泄漏方向的变化非常明显。背部摩擦功耗与旋转因子有关,旋转因子较大时摩擦损失较小,旋转因子较小时摩擦损失较大。另外,带背叶片时摩擦功耗要明显大于无背叶片时的摩擦功耗。

抽汽对抽背式汽轮机性能影响的数值研究

抽背式汽轮机抽汽流量大、抽汽口数量多,研究抽汽对通流性能的影响对机组优化设计具有重要意义。以某抽背式汽轮机典型抽汽口为例,采用数值仿真方法,研究了2种不同抽汽结构下抽汽流量对前后级效率、抽汽压损和转子受力的影响。结果表明:抽汽对上游级效率几乎没有影响,对下游级效率有一定影响;随着抽汽流量占比增加,抽汽后一级静叶损失逐渐增大,动叶损失先减小后略微增大;抽汽压损随着抽汽流量占比的增加而增大,抽汽流量占比小于20%时,结构2的压损更小,抽汽流量占比大于20%时,结构1的压损更小;抽汽对转子受力波动的影响很小。总体来看,结构1适用于抽汽流量占比较大的机组,结构2适用于抽汽流量占比较小的机组。研究成果可为抽背式汽轮机设计提供有益参考。

部分进汽径流式透平推力评估方法研究

由于部分进汽径流透平内部存在进汽弧段和非进汽弧段,使得叶轮正面与背面的压力沿周向分布非常不均匀,这种不均匀性会对叶轮推力的计算带来很大困难。文章通过对部分进汽度对径流透平推力评估带来的影响进行研究,提出部分进汽径流透平的推力计算方法,使得在方案设计初期快速并相对精确地评估叶轮的推力情况,最大限度地消除部分进汽带来的推力误差,缩小推力范围,保证机组安全稳定运行。

先进动叶平面叶栅试验和数值分析

汽轮机叶型的气动性能直接影响汽轮机的整体效率,文章对不同的动叶叶型进行二维数值分析,并试验验证其气动性能的变化,分析叶型变马赫数特性和变攻角特性。计算结果表明:自主研发的动叶型线在变攻角特性和变马赫数特性方面明显较好。

表面粗糙度对透平叶片气动特性的影响研究

叶片为透平的核心部件,其气动性能直接影响透平的整体效率,叶片表面粗糙度的水平会影响透平级压力,导致叶型损失发生变化。应用数值模拟技术对某冲动式和反动式机组各4级透平级进行分析,考虑反动度、载荷分布以及旋转等多种因素,研究表面粗糙度变化对透平叶片气动性能的影响。CFD数值研究表明:叶型损失变化曲线的斜率随透平叶片表面粗糙度的增大逐渐变小;不同反动度的透平叶片受叶片表面粗糙度的影响存在差异,冲动式叶片相对反动式叶片受到的影响更为明显;吸力面上的粗糙度对气动性能的影响明显大于压力面粗糙度的影响,这种影响作用在反动度提高后相应变弱。研究成果可为透平叶片设计和加工提供参考。

汽轮机高压抽口气动分析及结构改进设计

文章采用商业CFD软件进行数值模拟,分析抽口内部流场的流动损失特性并结合相应截面的流线图,以对比不同抽汽结构对流动损失的影响。计算结果表明:在抽汽腔室和连接管之间增加过渡腔室、将抽汽缝隙偏向主流进汽方向(减小气流折转角度)且进入抽汽腔室的流速尽量控制在50 m/s以下、抽汽腔室尽量为规则状、抽汽缝隙和连接管布置在腔室中部等措施能够明显提高整个抽口的气动性能。

汽轮机高压进汽室气动分析及结构改进

高压进汽室的气动性能直接影响汽轮机的整体效率,文章对不同耦合汽轮机高压首级叶片的进汽腔室结构进行数值对比分析,介绍了进汽腔室结构改变所带来的对进汽室气动性能的变化。本文的研究对象为某型号超临界高压进汽室,气流从进汽管进入进汽腔室并且最后进入主流叶片流道。采用商业CFD软件进行数值模拟,分析进汽室内部流场的流动损失特性并结合相应截面的流线图,对比不同进汽腔室结构对流动损失的影响。计算结果表明:在高压进汽腔室中分面处增加倒角、在中分面处增加薄板结构等措施将明显提高整个高压进汽腔室的气动性能,并有效提高进入叶片排的气流均匀性,进而改善耦合首级的气动性能。