1.5级涡轮动叶的非轴对称端壁造型数值研究

为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响。数值模拟分析表明:非轴对称端壁造型对减小横向压差具有重要作用,在动叶轮毂鞍点处进行非轴对称端壁造型,比在通道内造型效果更好;涡轮动叶下端壁不同区间造型可有效降低涡轮动叶通道内的二次流流动损失,使用非轴对称端壁造型方法可有效地减小动叶出口总压损失系数0.1322%。

动叶围带与动叶片碰磨数值研究

动叶片与动叶围带均是烟气轮机的重要部件,动叶围带安装定位于动叶片外围,为防止动叶片高速旋转时与动叶围带内侧发生碰磨现象,动叶片顶部需与动叶围带之间预留一定间隙,由于叶顶两侧压力面和吸力面之间存在压差,压力面叶顶处的流体会进入叶顶间隙,形成间隙泄漏流动,间隙值越小则叶顶泄漏流量越低,泄漏流引起的气动损失也随之越少。以某3000 kW功率的烟机为例,运用ANSYS软件进行数值分析,分别对动叶围带和动叶片进行静力学仿真研究,研究结果表明,温度和转速是产生等效应变的主要因素;通过数值分析得出叶顶间隙最小值为0.9 mm,该结果为优化烟气轮机结构设计提供理论依据。

热障涂层对涡轮动叶温度及应力的影响研究

为研究热障涂层对于涡轮叶片服役温度和应力的影响,以燃气轮机第一级涡轮动叶为研究对象,基于流热固耦合的数值仿真方法,分析了有无热障涂层及不同热障涂层厚度下,叶片的流动传热特征以及叶身应力响应变化规律,并将温度和应力分析结果与真实服役叶片热障涂层剥落和基体裂纹萌生失效等故障情况进行对比分析。结果表明:数值仿真方法可以揭示涡轮叶片实际运行中的温度和应力分布特征;热障涂层可有效降低叶片基体的平均温度,但是对于局部高温区,若没有良好的冷却设计配合,热障涂层的保护效果有限;热障涂层厚度变化未改变叶片高应力区位置,随着厚度增加,叶片危险部位的应力逐渐下降;对于本文的研究对象,与无热障涂层情况相比,0.4mm热障涂层可使得叶片高应力区域最大等效应力下降30~60MPa。

动叶可调轴流送风机动叶故障分析及处理

目前由于新能源发电占比不断增大,火电机组参与调峰的任务不断增大,锅炉辅机参数大幅度变化,六大风机、磨煤机等重要辅机发生故障时将造成机组出力受阻。结合动叶可调轴流式送风机执行机构振动大的缺陷,简述故障处理过程、分析故障原因,并为避免此类缺陷提出建议。

动叶调节汽动引风机在660MW 超临界燃煤发电机组应用

介绍了某电厂660MW超临界机组将静叶调节汽动引风机改造为双级动叶调节汽动引风机,解决了静叶调节汽动引风机共振、低负荷易失速、并入引风机困难等问题,同时提高了风机性能,降低了汽动引风机的小汽轮机耗汽量。

热障涂层对涡轮动叶冷却效果影响的数值研究

为了获得涡轮叶片热障涂层隔热效果和温度分度分布规律,以带有内部冷却结构的某型燃机高压涡轮动叶为基础模型,通过气热耦合的方法对有/无热障涂层保护下的高压涡轮动叶的冷却效果进行了数值计算,并通过改变热障涂层的厚度研究了热障涂层对叶片换热的影响规律。研究发现:涂有热障涂层后,叶片温度下降明显,越靠近前缘温度降低幅度越大,压力侧与吸力侧相比温度降幅更大;厚度为0.05~0.2 mm的热障涂层可使叶片金属表面平均温度降低21~49℃;随着涂层厚度等增加,叶片金属内部的温度分布将更加均匀。

轴流风机多动叶安装角非同步调节下的内流特征和运行特性

当动叶安装角不能与其他叶片同步调整时,将严重影响轴流风机的运行特性。针对OB-84型带后导叶的动叶可调轴流风机,采用Fluent模拟了相邻和相间两动叶、相邻三动叶安装角异常下的风机内流特征和运行特性。研究表明:相邻两动叶和三动叶下的径向总压在不同安装角偏离值Δβy下均高于正常值,而单动叶和相间两动叶下的全压在Δβy=18°、叶高中部处显著低于正常值。异常叶片后的尾迹低压区及其总压值受异常叶片数、叶片相位和Δβy的影响而呈现出不同的变化规律。风机全压随异常叶片数增加而提高,风机效率则减小,异常叶片数增加对效率的影响高于对全压的影响;虽然Δβy=6°和12°下的全压有所提高或基本不变,但其效率却明显下降。

单动叶安装角深度异常对轴流风机性能及噪声影响的数值模拟

轴流风机动叶安装角调整漂移是导致电站非计划停机的主要故障之一。以带扩压器的OB-84型轴流风机为对象,采用Fluent对单叶片安装角发生不同程度同向和反向偏离时的风机内流特征、性能曲线和噪声变化进行了三维数值模拟。研究表明:异常动叶安装角的偏离值及其偏离方向对风机的性能曲线和噪声特征有明显的影响,动叶异常时对应的全压和效率值大都低于正常情形,而噪声则增强,且越大,其变化幅度愈显著;异常叶片扰乱了流场内的总压和噪声分布,随增加,其影响区域由相邻流道扩展至下游处的多个流道,并形成狭长的低压带和高噪带。

F级燃气轮机透平末级动叶颤振特性分析

介绍了一种燃气轮机透平叶片颤振分析的方法,以F级燃气轮机透平末级动叶为研究对象,采用该方法分析了其在设计工况以及全速空载2个典型工况下的颤振特性,同时考虑了叶片表面金属涂层以及阻尼结构对颤振特性的影响。研究结果表明,该型透平叶片的气动阻尼值为正,叶片无颤振风险。涂层及阻尼结构对提高最小气动阻尼有积极作用,可以改善叶片颤振特性。研究成果可为透平末级动叶进一步优化时的安全性评估提供参考。

航空发动机风扇转子动叶的选配优化技术

对于航空发动机风扇转子动叶型号选择过程中,叶片资源基础利用效率低的问题,生产企业要以转子动叶弯曲分散度、扭转离散度以及叶片重力差作为选择标准,以叶片数据库作为完善目标,有效提出叶片智能化计算方式,进而实现叶片选择高效化生产目标。为有效提升航空发动机风扇转子设备运转平衡程度,叶片零部件在安装之前,需要按照叶片固定安装频率和位置进行型号选择以及零部件安装,并且根据叶片运转情况选择适合的选配优化技术,有效提升叶片资源的使用效率,降低叶片调整频率。

动叶安装角异常反向偏离对轴流风机性能的影响

以某OB-84型动叶可调轴流风机为例,采用Fluent软件模拟得到两异常叶片安装角反向偏离时的风机性能曲线,分析了异常叶片间的相位和安装角偏离度Δβ对总压、熵产率和噪声分布的影响.结果表明:动叶异常偏离时的风机全压和效率曲线明显偏离正常值,各流量系数下的最大声功率级整体提高;随着Δβ增大,风机性能显著下降,且与异常叶片间的相位关系有关;不同的异常叶片相位关系和Δβ对特征截面上的内流特征分布具有明显不同的影响,相间关系的异常叶片对内流特征的影响有叠加效应,相对关系的异常叶片对其附近及旋转方向下游流场的影响基本对称.

静动叶组合式旋转分离器模型计算及试验研究

建立了静动叶组合式旋转分离器分离区单煤粉颗粒的动力学模型,基于此模型分析了分离区煤粉颗粒的分离特性,根据相似原理建立了模型试验台,研究了动叶转速及风量对分离性能的影响规律。结果表明:使用静动叶组合式旋转分离器得到的煤粉细度更细,但动叶转速提高到一定程度时,继续提高动叶转速对煤粉分离效果的影响会越来越小;在满足输粉要求的前提下,选择较小的风量,可保持综合效率不变,同时能够进一步降低煤粉细度,充分发挥旋转分离器的优势。

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.

百万千瓦超超临界汽轮机预扭动叶装配工艺技术

上海汽轮机有限公司制造的1000MW超超临界汽轮机广泛采用了预扭T型叶根整体围带动叶,该设计结构的动叶对装配提出了新的要求。本文从工艺方法、设备工具、检验测量等方面,对动叶的装配工艺技术进行阐述。

重型燃气轮机透平第一级动叶复合冷却数值研究

以某重型燃气轮机透平第一级动叶为研究对象,考虑动叶进口参数沿径向不均匀性、工质变物性、冷气掺混带来燃气组分变化等因素,基于非结构混合网格,在额定工况下采用流热耦合方法对其气动传热特性进行数值研究,分析复合冷却效果,与实际运行叶片烧蚀情况进行对比,并分析复杂流场对换热效果的影响。结果表明:数值计算与实际叶片运行结果相吻合;采用流热耦合方法可以准确预测透平叶片烧蚀情况;50%和90%叶高截面冷却效率自前缘至尾缘具有相似的前高后低分布,10%叶高截面冷却效率前低后高;通道涡、叶顶间隙泄漏涡等复杂的二次流漩涡将会对流道温度场分布产生很大的影响。

气热耦合条件下涡轮动叶叶型与冷却结构优化

为改善叶片表面温度场,提高叶片气动效率,对燃气涡轮动叶进行了针对叶型以及冷却结构的气热耦合优化。优化结果表明:对冷却结构以及叶型优化后,叶片表面最高温度降低13.64K,平均温度降低6.46K,尾缝冷气出口温度提升6.81K,尾缝出口马赫数由0.24增大至0.30,高温函数降低85.20%,气动效率提高0.58%。通过分析,对该涡轮动叶,尾缘第三腔冷气流动速度的增大及第三腔叶顶冷气低速漩涡区的缩小是减小叶片表面温度的主要因素;型面压差减小导致横向二次流损失的降低及三个截面马赫数减小导致的激波损失降低是减小气动损失的主要因素。

轴流风机动叶异常对风机内熵产影响的数值模拟

采用Fluent软件对OB-84型轴流风机动叶安装角异常情况进行数值模拟,并用熵产理论研究和分析了风机动叶安装角异常前后的熵产分布特征.结果表明:湍流耗散为风机熵产的主要来源,动叶区和导叶区的熵产率较高,集流器区和扩压区的熵产率很小,但动叶区、导叶区和扩压区的总熵产处于同一数量级.叶片偏离程度对风机熵产有不同程度的影响,除异常叶片安装角偏离值Δβ=±10°外,风机内的熵产均高于正常值,且熵产随Δβ增大而提高,但当Δβ>30°时,Δβ对风机内熵产的影响有所减弱;同向偏离时,在异常叶片下游形成影响多流道的高熵产带,而反向偏离时的高熵产率区仅呈现零散分布;在相同偏离程度下,同向偏离对熵产的影响大于反向偏离.

变工况下动叶安装角异常对轴流风机气动和噪声特性的影响

基于雷诺时均方程和Realizable k-ε湍流模型,采用数值计算方法模拟了带后导叶OB-84型轴流风机在变工况下单叶片安装角偏离对风机内流场特征和运行性能的影响.结果表明:随异常叶片安装角偏离度Δβ增大,全压和效率总体呈降低趋势,异常叶片反向偏离时对运行性能的影响总体小于正向偏离情形;安装角偏离将引起风机流场总压和噪声分布的畸变,随Δβ增大,其影响区由周向相邻流道的低压区和高噪区扩展至包括周向下游多个流道的低压带和高噪带;随流量增加,不同Δβ下异常叶片的影响呈现明显不同的特征.

单动叶安装角异常时轴流风机的噪声特性

以OB-84型单级动叶可调轴流风机为研究对象,在大涡模拟基础上,引入FW-H声学模型,模拟得到了安装角异常时风机声源强度分布和不同区域的气动噪声时频特性,并与正常工况进行了比较。研究表明:该风机的主要噪声源集中在吸力面叶片的前缘及叶顶附近;当动叶安装角异常时,高强度噪声源范围扩大,声功率级和声压级均有不同程度提高,致使在异常叶片周边流道内形成高噪声带;声压脉动区间和声压幅值受动叶偏离度影响较大,且越靠近声源的区域受影响程度愈显著;动叶安装角异常增强了动叶区宽频噪声特性,分散了其他区域在低频段的离散峰值,使其向高频段转移,而位于中高频段的宽频噪声明显提高。

背压对缩放型流道涡轮动叶激波结构的影响

本文采用数值模拟的方法对具有缩放型流道动叶的涡轮级中的激波结构进行了数值研究。在近设计工况下,随叶高的不同,缩放型流道动叶尾缘的相对马赫数分布不同,尾缘燕尾型激波的强弱及其在相邻叶片吸力面的反射波也不同。由于叶片吸力面60%轴向弦长处为一内凹壁面,在该处将会产生一束较强的微弱压缩波,在叶片顶部,该微弱压缩波在通过燕尾波后不远处即发展为一较强的斜激波。随背压增加,动叶尾缘燕尾形激波及其在相邻叶片吸力面上反射波的强度会发生变化,一般来说会减弱,但叶顶由于微弱压缩波所形成的激波会得到强化。