向心透平导向叶栅的结构优化

以R245fa为工质,采用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,运用标准k-ε模型,对叶片数分别为15,17,19,21,23,25,27,叶片安装角分别为24°,28°,32°,36°,40°的导向叶栅进行了数值研究.计算结果显示,当叶片数为21,安装角为28°时,导向叶栅的出口周向平均速度、出口平均温度、速度系数等与原设计相比均有了很大的改善.在此叶片数和安装角下,采用线性拟合得到了满足设计流量所需的叶高.研究表明优化后流道内流动情况良好,为高效导向叶栅的设计提供了参考.

涡轮导向叶栅通道内紊流特性的实验研究

本文对一种高压涡轮导向叶栅中的紊流特性进行了实验研究。在雷诺数为 1 0 0 0 0 0的工况下 ,采用二维热线对叶栅通道内垂直于叶高的平面内的平均速度 ,脉动速度 ,及雷诺切应力相关系数进行测量。并结合以前通过五孔针测量取得的流场进行了分析 ,得出了该叶栅中紊流参数的变化规律。实验结果表明 :叶栅端壁区的紊流流动 ,基本保持各向同性 ;通道涡和马蹄涡内存在高紊流度和雷诺切应力的紊流核心。本实验结果为分析研究叶栅端壁换热特性奠定了基础。

子午收缩导向叶栅气动性能的实验研究

在环形叶栅低速风洞中,对调节级导向叶栅进行了吹风实验。采用五孔球头测针测量了由栅前至栅后7个横截面内气流参数沿叶高和节距的分布;籍助沿叶型的静压测孔测量了在7个相对叶高位置沿叶型的静压系数;并应用墨迹显示技术,显示了沿上下端壁及叶片表面的极限流线谱。试验结果表明,具有后部加载和较大前缘半径的调节级导向叶栅通过子午收缩获得了良好的气动性能。

有机工质向心透平导向叶栅内流分析

有机工质向心透平作为有机朗肯循环(ORC)发电系统的核心设备,对系统优化设计有重要影响。通过对工质物性的分析,分别在低温和中高温领域选择R245fa和甲苯为工质,针对这2种工质设计不同结构的导向叶栅二维模型。选用剪切应力输运(SST)k-ω模型进行数值模拟,工质物性参数用PR方程计算,对计算结果进行对比分析表明:安装角为32°,叶片数量为22时工质为R245fa的导向叶栅流动损失最小,参数分布最优;安装角为28°,叶片数量为36时工质为甲苯的导向叶栅流动损失最小,参数分布最优。最后研究了工质物性参数(比热与粘性)对导向叶栅流动的影响,证明比热对流动的影响较大。

涡轮导向叶栅内流场结构的数值研究

为了详细研究涡轮叶栅的气动特性,深入了解涡轮叶栅流道内的气体流动,对某型涡轮导向叶栅内的流场结构进行了数值模拟。结果表明,对本文研究的叶片弯曲方式,叶片的弯曲能够影响通道涡的位置,但采用弯叶片提高叶栅效率主要是通过降低壁角涡的损失。

涡轮导向叶栅内流动的数值研究

为了有效地区分各种损失对涡轮总效率的影响,准确把握涡轮叶栅流场气动性能,对某型涡轮导向叶栅内的气体流动进行了数值模拟。结果表明,对此涡轮导向叶栅的改型设计比较成功。

某型低压涡轮导向器叶栅改型实验研究

实验研究了不同冲角下子午流道具有较大扩张角的某型低压涡轮导向器原型和改型叶栅的气动性能。结果表明,通过改变端壁型线扩张规律及三维叶型积迭线,改型叶片表面静压分布更加合理,叶栅的流动损失显著减小,流场结构得到明显改善,叶栅气动性能的提高表明改型是成功而且有效的。

冲角对导向涡轮叶栅气动性能影响研究

汽轮机组运行时,冲角的变化可能在叶栅流道内造成流动损失。因此有必要研究来流冲角的变化对涡轮叶栅内流动的影响。通过导向叶片进口气流与轴向偏转-10°,0°和10°建立三个工况。用ANSYS CFX流体动力学软件分别对三个工况进行数值仿真,结果发现仿真叶片的后加载特性具有很好的冲角适应性,在压力面和吸力面的大部分范围内冲角变化没有改变表面的静压分布,但是负冲角能够小幅度减弱压力损失,而正冲角增加了压力损失。

低温氦气透平膨胀机导向叶栅的数值模拟

低温氦气透平膨胀机是大型低温氦制冷系统的关键部件,其导向叶栅对整个透平膨胀机的效率有着重要影响。采用计算流体动力学(CFD)软件CFX,运用标准k-!湍流模型,以低温氦气为工质,对所设计的透平膨胀机导向叶栅进行了全流道数值模拟。导向叶栅采用TC系列叶型。对不同叶型,不同叶片数下导向叶栅进行数值模拟。经过计算,得到了TC-2P、TC-3P、TC-4P三种叶型在设计工况下的结果,发现采用TC-2P叶型时,导向叶栅具有较好的性能,同时得到了导向叶栅性能随着叶片数的变化规律。

弯扭叶片栅内减少能量损失机理研究的新进展

根据实验结果和数值计算结果的分析，本文讨论了三维流场的压力分布对弯曲叶片型式的影响。进一步揭示利用弯曲叶片减小叶栅通道内能量损失的机理，弯曲叶片可以改变三维流场内的径向、横向和流向的压力分布。对于膨胀叶栅，采用正弯曲叶片可以显著的降低叶栅中的总能量损失系数。对于叶展中部伴有边界层强烈分离的导向叶栅，采用反弯曲叶片将有利于减小总能量损失。

具有前掠叶片的低压涡轮叶栅流动稳定性研究

在具有前掠叶片的涡轮低压导向叶栅的风洞实验中,测量了静压系数在不同叶高沿叶型的分布。根据静压分布的测量值,通过求解Falkner-Skan方程,获得不同来流马赫数下叶片边界层内沿流向的速度、压力、密度等参数。然后,将以上结果作为边界层的平均流动值,结合数值离散化的正交曲线坐标系线性抛物化稳定性方程(PSE),对边界层流动的稳定性进行特征值分析。计算结果表明,所选用的实验叶栅由于应用了前掠叶片,加载均匀,边界层流动相对稳定。

子午收缩叶栅气动性能研究

在透平叶栅中，二次流动的影响贯穿整个流场的大部分，且其损失占总损失的一半，因此通过端壁型线设计改善流动以提高涡轮效率是有效的方法之一。仿真结果表明；外端壁子午收缩设计形成沿叶高的均匀静压分布，抑制了边界层的径向二次流。子午收缩叶片在0-0．89相对叶高范围内的压力损失都小于直叶片栅，只是在顶端附近损失加大，总体来说子午收缩提高了叶栅的热效率。

大容量汽轮机复合倾斜调节级研究

在环形叶栅低速风洞上,对超临界汽轮机调节级导向叶栅进行了吹风实验。采用五孔球头测针,详细测量了由栅前至栅后7个横截面内气流参数沿叶高和节距的分布;应用墨迹显示技术,显示了沿上、下端壁及叶片面的极限流线谱。试验结果表明,具有后部加载和较大前缘圆的调节级导向叶栅通过收缩获得了良好的气动性能。