叶根间隙对双向轴流泵水力性能的影响

为了保证双向轴流泵叶片安放角的可调节性,在叶轮结构设计时,叶片与轮毂之间均会保留一定的间隙,并且该间隙也会随着叶片安装角的调节而发生改变。根据工程经验,叶轮叶根间隙设计不合理会对轴流泵水力性能产生显著影响。为了探究叶根间隙在不同流量下对双向轴流泵正、反运行工况下水力性能的影响,设计了5种叶根径向间隙半径(0、1、3、5、8 mm),基于CFX对5种方案在不同运行工况下的水力性能与内部流态进行预测模拟,并将计算结果与试验测量值进行了验证对比。研究结果表明:当叶根径向间隙大于一定数值时,双向轴流泵在正、反运行工况下的扬程与扭矩会出现明显下降。在大流量条件下,泵效率由于叶根径向间隙半径增加而产生的下降幅度较大,正、反运行工况下泵效率最大下降5.72个百分点和3.48个百分点。在研究叶轮流道内部的流场时发现,正、反运行工况下的间隙泄漏量均随着叶根径向间隙半径的增大而上升。对于叶轮出口处的速度分布而言,轮毂附近的轴向速度与绝对速度环量受叶根径向间隙半径影响较为明显,均随着间隙增大而呈现显著的下降趋势。

枞树型叶根间隙漏气对级性能影响的试验研究

隔板汽封间隙、叶根径向汽封间隙及枞树型叶根与轮槽间隙三者之间匹配设计对透平级效率及转子推力的大小有显著影响。文章针对某1 000 MW高压末三级空气透平试验进行相关研究,保持隔板汽封间隙、动叶根部径向汽封间隙不变的条件下,对枞树型叶根间隙改变前后级性能的变化进行试验分析。试验结果表明,叶根间隙封堵后,透平级效率降低,根部反动度升高,转子推力变大。合理的枞树型叶根间隙的存在有利于提高级性能,汽轮机通流设计时应注意叶根间隙与隔板汽封间隙的优化匹配。

枞树型叶根间隙流量试验与数值研究

为了研究气流在涡轮枞树型叶根间隙内的流动特性,以及校核与优化现有叶根间隙流量计算关联式。以某型地面燃气轮机涡轮一级转子枞树型叶根间隙为对象,对其进行了流量试验与三维数值模拟研究。测量了进出口压比范围为1~2工况下通过叶根间隙的流量值,该流量值对应的流动雷诺数范围为1 700~16 500。并在ANSYS/CFX中对相同模型及进出口边界条件下叶根间隙内的流动进行数值模拟,获得叶根间隙截面流动结构,同时计算了长径比39~118范围内,不同压比工况下通过叶根间隙的流量。研究表明:随着压比增大,流过叶根间隙的流量增大趋势逐渐减小;随着长径比增大,流过叶根间隙流量逐渐减小;文献[10-11]提供的叶根间隙流量计算关联式的计算结果与试验测量值平均误差16.3%;与关联式流量计算值随压比变化趋势不同,试验测量值分布曲线随压比增大无明显转折;两端宽、中间窄的叶根间隙通道结构使得流道内层流与湍流共存,从而造成了上述偏差;针对上述偏差,根据试验与三维数值模拟结果拟合了新的叶根间隙流量计算关联式。