导叶安装角对两级动叶可调轴流风机性能及静力结构的影响

为研究导叶安装角对两级动叶可调轴流风机性能及静力结构的影响,采用Fluent软件对第一级导叶安装角改变前后两级动叶可调轴流风机进行了三维数值模拟,分析了导叶安装角对风机气动性能、内流特征和静力结构影响。结果表明:导叶安装角负向偏转时的全压优于原风机,且同一流量下,增大安装角可提高风机全压,安装角正向偏转与之相反;安装角负向偏转后的风机效率均略微低于原风机,而正向偏转后在小流量侧其效率高于原风机,在大流量侧其效率低于原风机,且随流量增加效率下降愈明显。导叶安装角负向偏转后动叶表面总压分布发生明显改变,做功能力显著增强,第二级动叶区和导叶区熵产率有所增加;其第二级动叶等效应力及总变形分布基本不变,但应力和总变形最大值有所增加,固有频率有所降低。

长短复合导叶对两级动叶可调轴流风机性能的影响

为研究长短复合导叶对动叶可调轴流风机性能的影响,以某大型两级动叶可调轴流风机为对象,构建了第二级导叶后部和前部长分别依次缩短10%等10种长短复合导叶方案,采用FLUENT软件对不同方案下的轴流风机进行了三维定常数值模拟,分析了复合导叶对风机性能、内流特征和静力结构的影响。研究表明:长短复合导叶对轴流风机的性能有显著影响,在中小流量侧导叶后部缩短10%和20%方案气动性能得到提升,在大流量侧则与之相反;其他缩短方案其性能均低于原风机,导叶后部缩短风机性能优于导叶前部缩短情形;在设计工况下,导叶后部缩短10%时第二级动叶表面压力发生变化、做功能力增强,整机熵产率有所增加,第二级动叶应力和总变形有所增大,振动减弱,但满足使用要求。

两级动叶可调轴流风机内流特征的数值模拟

采用Fluent软件对某600MW机组配套的两级动叶可调轴流一次风机进行了全三维定常数值模拟,分析了风机第一、第二级叶轮内流特征和动叶安装角对风机性能的影响.结果表明:第二级叶轮出口总压整体呈现高压区和次高压区交替分布的特征,且比第一级叶轮的对称性差;第一、第二级叶轮叶片压力面、吸力面的总压和静压分布规律相似;第二级叶轮叶片压力面和吸力面相应位置上的静压值均大于第一级叶轮叶片;随着动叶安装角的增大,第一、第二级叶轮的总压升系数和静叶的扩压系数均增大,且第二级叶轮大于第一级叶轮,表明第二级叶轮的做功能力和静叶的扩压能力均比第一级叶轮的大.

第一级导叶改进对两级动叶可调轴流风机性能的影响

利用Fluent软件对某两级动叶可调轴流风机进行全三维数值模拟,探讨了第一级导叶采用长短复合式和单一长叶片式2种叶片结构对风机气动性能的影响,并比较了短叶片不同轴向、周向位置和叶片长度时的风机性能.结果表明:长短复合式导叶的单级扩压性能及整机气动性能均优于单一长叶片式导叶;当短叶片位于第一级导叶入口、相邻长叶片中间栅距时,风机的全压和效率均达到最优,尤其是效率明显高于其他位置;短叶片长度对风机性能也有明显影响,当其长度为320mm时,风机的不可逆损失最小,增加或减小短叶片长度均导致风机气动性能变差.

第一级叶轮单动叶安装角异常对动叶可调轴流风机性能的影响

轴流风机动叶安装角的调节效果是影响风机气动性能和稳定性的重要因素之一。采用数值模拟方法对某两级动叶可调轴流一次风机进行了全三维定常计算,探讨了第一级叶轮单叶片安装角发生正、负向不同偏离度对性能曲线、内流特征和噪声的影响。结果表明,异常单动叶安装角发生小角度偏离时,风机的全压和效率、湍动能及声源功率级均变化不大;随偏离度?βy增加,全压和效率显著恶化,湍动能和噪声的强度增强,其影响范围扩展至多个流道,且受影响区域扩展的方向与叶轮旋转方向相反。额定流量下,小角度正向偏离时的风机性能略好于负向情形,而大角度时其湍动能梯度变化剧烈,噪声影响区域显著增大。

两级动叶异常偏离下的轴流风机性能和内流特征

以某600 MW机组配套的两级动叶可调轴流风机为例,利用Fluent软件模拟了两级叶轮上同周向位置叶片发生异常偏离时风机的气动性能、叶轮做功能力及噪声特性,并与单动叶异常时进行了对比.结果表明:与单动叶异常情形相比,两级动叶异常时叶轮做功能力、导叶效率、风机噪声和气动性能更差,失速区明显扩大,尤其正偏离时更为显著;负向小角度偏离时,叶轮做功能力低于正偏离情形;随着偏离度Δβ的增大,负偏离时叶轮做功能力较强;正偏离时,导叶区流动损失大于同角度负偏离时.随Δβ的增大,风机噪声总体呈升高趋势,正偏离对异常叶轮噪声分布的影响大于负偏离,且第二级单动叶异常下的风机噪声高于第一级单动叶异常时.

第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机旋转失速的影响

以某电站两级动叶可调式轴流风机为研究对象,基于节流阀UDF函数和SST k-w湍流模型,对轴流风机第一级动叶轮中单个叶片异常偏转角度分别为+6°和-6°时的旋转失速现象进行数值模拟。计算结果表明:当轴流风机第一级动叶轮中存在叶片安装角异常时,会引起风机提前进入失速,动叶异常偏转角度为+6°和-6°时,轴流风机失速裕度分别为21.06%和20.93%,较叶片正常偏转时分别降低了6.73%和6.86%;第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机失速诱发起始位置及失速类型几乎没有影响,与动叶正常偏转时相同;第一级动叶轮内单个叶片安装角异常对两级动叶轮内由失速先兆演化为失速团的三维非定常演化过程具有重要影响。研究结果进一步丰富了对多级轴流叶轮机械旋转失速复杂流动现象的认识。

动叶可调轴流风机前后级叶轮单叶片非同步调整时的内流特征

对某两级动叶可调轴流风机进行了整机三维定常数值模拟,研究了不同工况下第一、第二级叶轮单叶片安装角发生非同步调整对风机整机、单级叶轮以及异常叶片周围流场的影响.结果表明:叶片安装角发生小角度偏离时,风机的全压和效率均变化不大,随着偏离度Δβy的增大,风机性能显著恶化;第一级叶轮异常时风机的整体性能、单级叶轮的总压升能力和异常叶片自身的做功性能以及前后级导叶效率均劣于第二级叶轮异常时,尤其是负向偏离时表现更显著,仅Δβy=12°时优于第二级叶轮异常时;正向偏离时,第一、第二级叶轮的熵产率和流线分布呈相似规律,均在异常叶片吸力面侧尾缘形成高熵产率区和分离涡,其大小随Δβy增大而增大;负向偏离时,第一级叶轮异常时在异常叶片的压力面侧为高损失区,而第二级叶轮异常时则对相邻叶片的吸力面产生影响,并在其尾部形成分离涡.

异常动叶周向位置关系对轴流风机性能的影响

以某两级动叶可调轴流风机为研究对象,采用全三维定常数值模拟方法分析了两级叶轮上异常叶片的4种周向位置关系对风机性能和内流特征的影响.结果表明:偏离角Δβ较小时,异常情形下的全压与正常情形下相近,效率有小幅降低;随Δβ增大,叶轮出口截面上的总压和湍动能的规律性分布被破坏,湍动能强度整体升高,导致全压规律性显著恶化,效率降低,体积流量较小时更为突出;总体上,F_1和S_2叶片异常偏离时的影响最显著,F_1和S_1叶片异常时的影响次之,F_1和S_3叶片异常时的影响最小.