Design and Analysis of a Dual Rotor Turbine with a Shroud Using Flow Simulations

This paper describes the flow simulation of a dual rotor, three-bladed wind turbine module with a shroud to determine its performance. The parameters that were evaluated are the effects of adding a second rotor, wind speed, distance between the two rotors, the size of the front rotor and the shroud. The results were obtained by using the Solid Works 2015 flow simulation program. Also, the benefits and cost issues for wind generating systems are illustrated.

汽轮机转子城墙齿围带加工智能编程系统研究

随着工业汽轮机和大功率火电汽轮机订单的暴增,汽轮机的生产制造面临产能压力,提高工艺准备和生产制造的效率迫在眉睫。以汽轮机转子的城墙齿围带车削加工过程为研究对象,针对数控程序的编制方法进行了深入研究。分析了城墙齿围带的结构特征,梳理了加工工艺,研发了一种更加高效、可靠的智能化数控编程系统。编程人员使用该系统时,只需进行少量参数设定,系统即可基于转子二维装配模型自动识别城墙齿围带结构,输出加工程序。应用该系统后,数控程序的编制质量与速度得到了极大提高。研究成果可为机加工行业中有典型特征产品的高效智能化编程提供参考。

动叶围带对鱼雷涡轮机通流性能影响研究

针对鱼雷涡轮机叶片短小,顶部间隙泄漏损失严重的问题,基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对有无围带下鱼雷涡轮机通流不同工况下流场及性能进行了数值计算,研究了有无围带时涡轮机功率、效率、燃气流量以及各种流动损失的变化规律,分析了叶轮围带对涡轮机通流流场及性能的影响。研究表明,在鱼雷涡轮机叶轮顶部上安装围带有助于消除叶轮流道主流中叶片径向的泄漏流动,减小叶轮内部流动损失,提高涡轮机通流效率和功率,改善鱼雷涡轮机通流部分的工作性能。

双函道叶轮机通流反问题的加质量法

在小函道比风扇级的设计中,本文将风扇转子叶片、外函、内函静子叶片的通流设计反问题与分流机匣的气动设计问题有机结合,而成为一个统一的双函道叶轮机通流反问题。在内函静子叶片流线、外函静子叶片流线、分流机匣流线和机匣位置四者实现一个统一的准径向平衡之后,造型出转子叶片、静子叶片和分流机匣,从而一次完成风扇级设计和确保准确函道比的机匣设计。实现本方法的关键是引入一个通流中的加质量流动。本方法可加入现有通流算法中。本方法的第二个重要应用是可对带减震凸台的转子叶片进行通流设计。

直升机涵道尾桨与孤立尾桨的气动特性对比研究

本文推导了涵道尾桨的叶素理论公式，将文献［１］的滑流理论与叶素理论公式组合，建立了计算直升机悬停和侧风状态下涵道尾桨气动特性的方法。文中以某直升机涵道尾桨为算例，对比计算了涵道尾桨和孤立尾桨的拉力和功率。计算结果表明：保持桨盘面积相等，在小桨距角时涵道尾桨的拉力比孤立尾桨的小，但在大奖距角时悬停涵道尾桨拉力可大于孤立尾桨的拉力，这一结论证实了文献［２］的类似试验结果。在相同拉力或相同功率条件下，随着涵道拉力在总拉力中所占比例的增大，涵道尾桨比孤立尾桨的气动效能不断增加。

遄达XWB发动机发展与设计特点

遄达XWB发动机是RR公司遄达系列发动机的第6个也是最新的型号。该发动机在风扇支承结构、带冠高压涡轮工作叶片与中压涡轮级数上突破了RR公司的传统设计,各部件采用了21世纪初开发和验证的一些新技术。通过概述遄达XWB发动机的发展背景和研制进展,重点分析了总体结构及各部件结构设计的特点,得出该发动机在性能、经济性、排放特性、噪声特性、维修成本等方面具有良好的综合性能。

轮缘曲线对低反力度跨声速高负荷转子性能影响的数值研究

为探索更优的轮缘子午造型方式,进一步优化低反力度转子性能,利用三维数值模拟,对两级低反动度高负荷对转压气机第一级风扇转子的三种不同轮缘造型进行了比较研究。结果表明,与直线轮缘型线相比,凸凹波浪型(正弦曲线)轮缘可提高通流能力,降低叶尖进口激波强度,但同时增加了叶根出口结尾激波强度,转子峰值效率降低0.37%,峰值压比下降;凹凸波浪型(正弦曲线关于直线的对称曲线)轮缘通流能力最低,尽管叶尖前缘激波强度增加,但近尾缘区域凹形造型使得根部出口结尾激波强度大幅降低,转子峰值效率提升了0.05%,峰值压比上升。需要指出的是,与直线型轮缘相比,采用波浪型轮缘型线的失速裕度均下降。合理的轮缘型线是在降低叶尖反力度和负荷,确保不发生附面层分离的前提下,可以有效降低叶尖前缘激波强度和叶根结尾激波强度,提升转子气动效率。

低压涡轮动叶叶顶间隙泄漏流动特性数值计算

为了获得低压涡轮动叶叶顶间隙泄漏流动特性,采用数值方法研究带冠动叶叶顶间隙对低压涡轮级气动性能的影响。对试验测量的扇形带冠叶顶叶栅气动性能进行数值计算,得到的叶栅总压恢复系数与试验数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。对没有间隙和3种动叶叶顶间隙条件下低压涡轮级的气动性能和动叶叶顶间隙泄漏流动特性进行对比分析。结果表明:带冠动叶叶顶间隙增大导致转子叶尖的出口气流角增大和叶顶间隙泄漏量增加;涡轮级气动效率降低和叶顶间隙泄漏量增加与带冠动叶叶顶间隙增大呈近似线性变化;在相同叶顶间隙条件下,出口马赫数对叶顶间隙泄漏量的影响较小;随着涡轮级出口马赫数的提高,出口气流角度减小。

汽轮机转子围带加工技术研究

文章对转子制造加工中的关键工序叶顶围带的加工过程中出现的轴向错位问题进行了探讨,简要分析了几种典型叶片围带加工错位产生的原因,并针对该问题提出了多种相应的工艺解决措施。文章详细介绍了某型反动式叶片叶顶围带加工过程中为防止轴向错位而采取的具体工艺步骤。经工艺实践,均取得了良好的效果,显著提高了转子围带的加工质量。

涡轮转子叶片可靠性提升

针对某液体火箭发动机试验后涡轮转子叶片根部多次出现的裂纹问题,采用了定常和非定常的数值仿真方法,对涡轮工作全过程进行了计算,结果表明在多次起动工作过程中,叶片根部存在非定常的交变应力载荷,叶片的疲劳安全系数不足,因此试验后叶片根部出现裂纹。提出了在叶片顶部增加卫带结构的改进方案,提高叶片的疲劳安全系数,通过数值仿真计算,涡轮的效率提高了1.5%,静强度基本无影响,转子叶片的最小疲劳安全系数由0.40提高到3.78,满足不小于1.40的设计要求。改进后产品经过多种工况、多次起动的严格考核,试验后转子叶片根部完好无裂纹。结果表明:改进方案合理有效,可以提高涡轮转子叶片的可靠性。

335MW四缸四排汽汽轮机缺陷分析及处理

华电国际邹县发电厂#1～#4机组为335 MW四缸四排汽机组,在机组启、停和运行中存在汽缸膨胀不畅、个别轴承温度高、低压转子末级叶片围带断裂等问题。对故障原因进行分析,提出了具体的应对措施。

超超临界汽轮机末级动叶接触及振动特性分析

针对超超临界汽轮机末级动叶普遍采用的凸台式阻尼拉筋、整圈自锁扭叶片结构,建立了三维非线性接触模型,采用有限元软件对某汽轮机叶片的强度及振动进行数值模拟,分析了拉筋间及围带间不同安装间隙下叶片的扭转变形,并基于设计的间隙值,得到了围带及拉筋的接触状态随转速的变化规律以及非线性接触对振动特性的影响.结果表明:拉筋间及围带间的非线性接触对叶片的扭转变形和动频影响较大,可以通过调整围带、拉筋结构及其安装间隙来改变叶片的刚度和频率.

抽水蓄能电站发电机转子磁极围带刚强度和疲劳寿命计算

发电机转子磁极围带能够有效防止转子旋转时产生的离心力对线圈的破坏,从而保障机组正常运行.采用有限元法,应用有限元分析软件ANSYS对国内某抽水蓄能电站的发电机转子磁极围带刚强度进行计算,以ASME标准为考核依据,验证了该转子磁极围带设计满足刚强度设计准则和刚强度要求,完全能够保证机组安全、稳定地运行.同时,采用Miner累积损伤准则进行磁极围带疲劳寿命计算,验证结果表明转子磁极围带能够满足运行要求.

湿蒸汽激励下围带碰撞-摩擦阻尼计算方法

为解决现有计算方法不能定量计算出考虑围带间相对滑动速度影响的Z形围带碰撞-摩擦阻尼的难题,建立了考虑围带间相对滑动速度影响的Z形围带碰撞-摩擦阻尼模型,并提出相应的计算方法。采用此计算方法对某大型汽轮机低压末级转子系统振动特性进行分析,结果表明围带碰撞-摩擦阻尼能有效降低系统固有频率和不同工况激励下的振幅,且考虑围带间相对滑动速度和激励幅值沿叶高变化的影响会使围带阻尼减小。此外还采用此计算方法分析了带Z形围带的实验叶片组的振动响应,结果证明所提阻尼模型及计算方法是可行的。

Measurements of a 2-Stage Axial Turbine with Shrouded Rotor Cavities

This paper presents preliminary measurements of a 2-stage axial turbine with shrouded rotor cavities. The research facility and measurement techniques are reported. The flow field at both inlet and outlet was measured using 5-hole probes as well as temperature probes. The measurement results indicate that the inlet flow field is periodical in the tangential direction due to the influence of the first-stator leading-edge. The horse-shoe vortexes cause substantial flow blockage and turbulence near the endwall. Unsteady measurements of the rotor radial tip clearance show that one of the second-rotor blades has a little bigger clearance than the others.

叶尖凹槽对某燃气涡轮叶尖间隙流动影响的研究

采用数值模拟的方法研究了叶尖凹槽对某燃气涡轮性能及流场的影响,并对其作用机理进行了分析。结果表明:叶尖凹槽对涡轮性能的影响较小,可减小叶尖泄漏流流量并提高涡轮效率。相对平顶叶片,凹槽叶片涡轮效率最大可提高0.06%。在5%～30%叶尖凹槽高度范围内,凹槽高度越大,叶尖泄漏涡强度越小,涡轮效率提升越大;在60%～90%叶尖凹槽长度范围内,叶尖凹槽长度越长,叶尖泄漏涡强度先减小后增大,效率提升幅度也是先增大后减小。

汽轮机转子动叶围带滚压机的设计与实践

针对公司汽轮机转子动叶围带的产出供应不足问题,指出铸钢动叶围带制造工艺的局限性是影响动叶围带生产效率的关键原因。根据动叶围带的特点,设计了一台简单实用的动叶围带滚压机,通过结构改进提高了设备的性能。经过实际使用,证明滚压的动叶围带成本低、质量可靠、性能稳定,完全可以取代铸钢动叶围带。

1710mm长叶片试验转子加工技术研究

介绍了百万等级核电汽轮机低压焊接转子的雏形———1 710 mm长叶片试验转子的主要加工工艺方案,并以该试验转子末级叶轮P24枞树型轮槽为例,详细阐述了数控双头铣床同时加工同一级枞树型叶轮轮槽的新方法,同时还介绍了1 710 mm长叶片试验转子围带的加工方法。这些加工方法的成功使用,为以后百万核电低压焊接转子产品的加工制造提供了可靠的保证。

共轴反桨涵道式推进单元地面效应气动性能

为了研究共轴反桨涵道式推进单元近地面悬停时的气动特性,通过气动性能测试分别研究了转速、桨盘间距和离地距离对推进单元的气动影响。同时,通过CFD数值仿真分析了其速度场和压力场分布,分析了共轴反桨涵道式推进单元地面效应的流场特性。结果表明,当涵道扩散口到地面的距离小于两倍桨盘半径时,地面效应开始起作用;当离地距离小于一倍桨盘半径时,地效非常显著,品质因子(FM)最高提升了约30%。随着离地距离的减小,涵道拉力随之降低,这是由于入流速度的降低导致涵道唇口处的压力峰值下降。桨盘间距对地面效应影响不大。涵道以及螺旋桨的拉力、反扭矩与螺旋桨转速的平方近似成正比。

汽轮机振动异常波动故障分析及优化

5EH-7型汽轮机作为大型动力输出设备,被广泛应用于合成氨生产装置的配套机组运行中。针对运行中出现的局部振动值异常波动,采用优化汽轮机转子间隙、蒸汽品质、轴封泄气等运行条件,更换机组全新的汽封,改进叶片叶顶的围带形状,实现了汽轮机振动值平稳运行。