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汽轮机叶顶汽封泄漏流动的非定常数值研究 被引量:9
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作者 曹丽华 李盼 +1 位作者 胡鹏飞 李勇 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第21期5542-5550,共9页
针对某带有叶顶汽封的300MW汽轮机高压第二压力级及其后相邻的静叶,采用三维非定常数值模拟的方法,研究了叶顶汽封间隙泄漏流的流场结构,叶顶汽封腔室内涡动的频谱特性以及叶顶泄漏流与主流掺混后的流场对下游静叶性能的影响。研究结果... 针对某带有叶顶汽封的300MW汽轮机高压第二压力级及其后相邻的静叶,采用三维非定常数值模拟的方法,研究了叶顶汽封间隙泄漏流的流场结构,叶顶汽封腔室内涡动的频谱特性以及叶顶泄漏流与主流掺混后的流场对下游静叶性能的影响。研究结果表明:叶顶汽封泄漏流动总体随时间呈现周期性波动,汽封间隙出、入口的波动最复杂、频率成分最多。叶顶汽封泄漏流的传播会在下级静叶通道内引起较大的流动损失,泄漏流体中存在径向速度分量,致使掺混后的低能流体逐渐向下级静叶的中叶展处发展,使下级静叶的流场结构发生了改变。 展开更多
关键词 汽轮机 叶顶汽封 间隙泄漏 非定常流动 频率
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涡轮叶尖迷宫式密封对泄漏流场影响的数值模拟 被引量:12
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作者 李伟 乔渭阳 +1 位作者 许开富 罗华铃 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期88-94,共7页
采用基于密度修正的三维计算流体力学程序,结合雷诺应力湍流模型加壁面函数的方法,对某一轴流涡轮转子叶尖迷宫式密封对泄漏流场的影响进行了数值研究,分析了全叶冠密封和部分叶冠密封中的泄漏流场,并详细研究了迷宫密封采用的锯齿状肋... 采用基于密度修正的三维计算流体力学程序,结合雷诺应力湍流模型加壁面函数的方法,对某一轴流涡轮转子叶尖迷宫式密封对泄漏流场的影响进行了数值研究,分析了全叶冠密封和部分叶冠密封中的泄漏流场,并详细研究了迷宫密封采用的锯齿状肋条数目对密封效果的影响,最后计算了转子效率。结果表明:涡轮叶尖表面加叶冠对进行密封,可以显著提高涡轮效率,全叶冠密封下涡轮效率提高1.15301%,部分叶冠密封涡轮效率增加0.54713%;迷宫密封中锯齿状肋条数有一个最佳值,且在此锯齿状肋条数下进行迷宫密封涡轮效率相对无锯齿状肋条增加0.1%。 展开更多
关键词 叶尖泄漏流+ 迷宫密封+ 锯齿状肋条+ 叶冠 数值仿真
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汽轮机高压级叶顶间隙泄漏流的掺混作用分析 被引量:6
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作者 曹丽华 王佳欣 +1 位作者 李盼 李勇 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期2859-2865,共7页
对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级模型进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下汽封出口腔内泄漏流的涡系变化以及泄漏流与主流掺混对下游静叶气动性能的影响,并定量计算了泄漏流引起的相关损失。结果表明:泄漏流与主流在周向速度和径向... 对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级模型进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下汽封出口腔内泄漏流的涡系变化以及泄漏流与主流掺混对下游静叶气动性能的影响,并定量计算了泄漏流引起的相关损失。结果表明:泄漏流与主流在周向速度和径向速度上存在较大差异,二者掺混将导致动叶出口处汽流方向发生偏转,对下游静叶产生负攻角,引起级效率的下降。在泄漏流引起的相关损失中,掺混损失占主要部分。叶顶间隙的大小直接影响汽封腔内回流涡的尺寸,回流涡与汽封腔内泄漏流动能的耗散程度密切相关。因此,在叶顶汽封设计中,应尽量减小叶顶间隙,增强密封腔内汽流扰动,减小泄漏流与主流的速度差异,以便提高汽轮机经济性。 展开更多
关键词 汽轮机 叶顶泄漏流 高低齿汽封 叶顶间隙 掺混
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汽轮机叶顶间隙泄漏流结构及高损失区分布研究 被引量:14
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作者 曹丽华 王佳欣 +1 位作者 李盼 云爱霞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期2055-2062,共8页
对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下泄漏流在汽封和下游静叶流域内引起的高损失区分布规律,探究了泄漏损失的产生机理,并对级内黏性损失进行了区分和量化。结果表明:泄漏流在汽封腔内引起的黏性损... 对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下泄漏流在汽封和下游静叶流域内引起的高损失区分布规律,探究了泄漏损失的产生机理,并对级内黏性损失进行了区分和量化。结果表明:泄漏流在汽封腔内引起的黏性损失主要分布在齿下节流处和与汽封齿的撞击点处;下游静叶流域内泄漏涡并不直接引起损失,泄漏流与主流较大的速度差异是引起黏性耗散的主要原因。随着叶顶间隙增大,泄漏流具有更高的湍动能,与主流掺混引起更大的黏性耗散。上游静叶中黏性损失较小,静叶和动叶尾缘处的尾迹损失发生突增,下游静叶流域内的掺混损失约占级内黏性损失的1/3,且随叶顶间隙的增大而增大。 展开更多
关键词 汽轮机 叶顶泄漏流 高低齿汽封 体熵增率 高损失区
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汽轮机叶顶间隙汽封内泄漏流动的数值研究 被引量:2
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作者 曹丽华 李盼 +1 位作者 胡鹏飞 李勇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第12期6-11,100,共7页
采用计算流体动力学软件分析某汽轮机高压级叶顶汽封内的泄漏流动特性及泄漏流在级后与主流的掺混过程,并比较有无汽封情况下间隙流场的气动性能。结果表明:汽封间隙内充满复杂的涡运动,使泄漏流的动能得到充分的耗散,且齿数增加可使耗... 采用计算流体动力学软件分析某汽轮机高压级叶顶汽封内的泄漏流动特性及泄漏流在级后与主流的掺混过程,并比较有无汽封情况下间隙流场的气动性能。结果表明:汽封间隙内充满复杂的涡运动,使泄漏流的动能得到充分的耗散,且齿数增加可使耗散更加充分;增加叶顶汽封装置可有效降低级后间隙泄漏流与主流的掺混损失,增加汽封齿数能够在一定程度上削弱级后掺混带来的流动影响。 展开更多
关键词 叶顶间隙 汽封 耗散 泄漏特性
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蒸汽激振及其对大机组轴系振动和稳定性影响的计算分析研究 被引量:4
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作者 孙庆 危奇 +1 位作者 钟小萍 黄功文 《汽轮机技术》 北大核心 2003年第1期20-22,45,共4页
建立大机组轴系动力特性计算分析用的叶顶间隙激振及密封间隙激振刚度阻尼系数计算模型,编制了相应的计算分析软件,并应用该软件计算分析了不同结构及汽流参数对密封动特性系数的影响,对国产600MW机组在考虑蒸汽激振影响下的轴系振动稳... 建立大机组轴系动力特性计算分析用的叶顶间隙激振及密封间隙激振刚度阻尼系数计算模型,编制了相应的计算分析软件,并应用该软件计算分析了不同结构及汽流参数对密封动特性系数的影响,对国产600MW机组在考虑蒸汽激振影响下的轴系振动稳定性进行了计算分析,并对汽轮机设计阶段如何降低或消除蒸汽激振带来的不利影响提出建议。 展开更多
关键词 蒸汽激振 轴系振动 稳定性 叶顶间隙激振 密封间隙激振 刚度阻尼系数 汽轮机
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汽轮机叶顶汽封间隙泄漏涡动特性研究 被引量:2
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作者 李盼 曹丽华 +2 位作者 孟宾 常昕烨 司和勇 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期32-36,42,共6页
采用三维非定常数值模拟的方法,研究叶顶汽封间隙泄漏涡的结构和涡动频谱特性,并分析汽封各腔室内涡核中心点的径向高度随间隙的变化规律。结果表明:汽轮机叶顶汽封腔室内存在腔室涡和围带壁面涡2种稳定耗散的涡;随着叶顶间隙高度的增加... 采用三维非定常数值模拟的方法,研究叶顶汽封间隙泄漏涡的结构和涡动频谱特性,并分析汽封各腔室内涡核中心点的径向高度随间隙的变化规律。结果表明:汽轮机叶顶汽封腔室内存在腔室涡和围带壁面涡2种稳定耗散的涡;随着叶顶间隙高度的增加,围带壁面涡涡核的径向高度降低,而腔室涡涡核的径向高度升高;从汽封的入口到出口,腔室涡的涡动随流动变得剧烈,频率增加,波动的幅度变大;围带壁面涡的涡动会在不同腔室内交替变换,齿前的围带壁面涡产生的压力波动最为剧烈,是汽封腔室内最不稳定的一类涡动。 展开更多
关键词 汽轮机 叶顶汽封 泄漏涡 腔室涡 围带壁面涡
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汽轮机叶顶汽封泄漏涡诱导下的压力脉动研究 被引量:1
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作者 李盼 曹丽华 +1 位作者 司和勇 孟宾 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第6期82-88,共7页
以某汽轮机级为研究对象,采用三维非定常数值模拟的方法,研究了动叶顶部汽封泄漏涡的涡动特性和泄漏涡影响下汽封腔室内的压力脉动规律。结果表明:叶顶汽封腔室内存在周向螺旋状涡与壁角涡组成的多尺度涡系,涡系的位置和影响范围会随时... 以某汽轮机级为研究对象,采用三维非定常数值模拟的方法,研究了动叶顶部汽封泄漏涡的涡动特性和泄漏涡影响下汽封腔室内的压力脉动规律。结果表明:叶顶汽封腔室内存在周向螺旋状涡与壁角涡组成的多尺度涡系,涡系的位置和影响范围会随时间经历复杂的变化。叶顶汽封腔室内的压力脉动频率中兼具叶轮旋转的周期性频率和溃散为小尺度涡结构后的高频率。间隙内的多尺度涡结构和动静叶间交替变化的压力场在汽封间隙内的传播是引起汽封腔室内周向压力不均的主要原因。 展开更多
关键词 汽轮机 泄漏涡 压力脉动 叶顶汽封 数值模拟
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动叶叶顶迷宫刷式密封的透平级气动性能研究 被引量:5
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作者 马登骞 张元桥 +2 位作者 李军 李志刚 晏鑫 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期10-19,共10页
针对透平级叶顶泄漏损失大的问题,提出了将叶顶迷宫密封设计成迷宫刷式密封结构的设计方案,旨在减少叶顶泄漏量和提高气动效率。采用基于非线性多孔介质模型的RANS方程数值方法,研究了实验测量的迷宫刷式密封的泄漏量,数值预测泄漏量与... 针对透平级叶顶泄漏损失大的问题,提出了将叶顶迷宫密封设计成迷宫刷式密封结构的设计方案,旨在减少叶顶泄漏量和提高气动效率。采用基于非线性多孔介质模型的RANS方程数值方法,研究了实验测量的迷宫刷式密封的泄漏量,数值预测泄漏量与实验测量数据吻合良好,验证了数值方法的可靠性。基于1.5级透平级动叶叶顶迷宫密封结构,将第1个、最后1个迷宫长齿设计成刷丝束的前置、后置迷宫刷式密封结构,对比分析了迷宫刷式密封刷丝束间隙为0~0.4 mm时,1.5级透平级的叶顶间隙泄漏量和气动效率。研究结果表明:前置、后置叶顶迷宫刷式密封在减少泄漏量和提高透平级气动效率方面相似;与叶顶迷宫密封相比,叶顶迷宫刷式密封在刷丝束间隙为0.4 mm时泄漏量减少了18%,透平级效率提高了0.6%;叶顶密封间隙损失主要包括腔室耗散和出口腔室黏性损失;相比于叶顶迷宫密封,叶顶迷宫刷式密封减小了气流相对偏转角,导致密封出口泄漏流与动叶出口主流掺混损失减少;叶顶迷宫刷式密封通过减少出口腔室黏性损失从而提高透平级气动效率。 展开更多
关键词 透平级 动叶叶顶迷宫刷式密封 泄漏损失 气动性能
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篦齿结构对封严性能的影响 被引量:6
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作者 杨淋麟 张丽 朱惠人 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第33期10069-10073,共5页
基于数值模拟方法建立二维篦齿模型.通过多种工况的计算,从分析齿腔内流场研究不同齿顶边缘以及齿顶倒角半径大小变化对封严特性的影响;并通过分别改变篦齿前后边倾斜角度,确定篦齿最佳倾斜度.将计算数据和实验数据进行比较,发现变化规... 基于数值模拟方法建立二维篦齿模型.通过多种工况的计算,从分析齿腔内流场研究不同齿顶边缘以及齿顶倒角半径大小变化对封严特性的影响;并通过分别改变篦齿前后边倾斜角度,确定篦齿最佳倾斜度.将计算数据和实验数据进行比较,发现变化规律一致,误差较小.研究表明:齿顶倒角半径是影响篦齿封严效果的重要因素.倒角半径小于0.07mm时,增大0.02mm,泄漏系数增大2%;倒角半径大于0.07mm时,每增大0.02mm,泄漏系数增大1%左右.当篦齿前倾角为20°左右,后倾角为35°~40°时为篦齿最佳倾斜度,且后倾角对篦齿封严的影响大于前倾角. 展开更多
关键词 封严特性 篦齿结构 齿顶倒角半径 最佳倾斜度
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基于频谱的篦齿轴向窜动与叶尖间隙测量方法 被引量:1
11
作者 李发富 段发阶 +2 位作者 易亮 牛广越 刘昊 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期261-270,共10页
航空发动机低压涡轮带冠叶片篦齿和机匣之间的叶尖间隙参数以及篦齿轴向窜动参数的在线高精度测量是保证涡轮发动机安全运作和气动效率的关键。传统的电容式叶尖间隙测量系统对噪声敏感度大,且不能对篦齿的轴向窜动参数同时进行测量。... 航空发动机低压涡轮带冠叶片篦齿和机匣之间的叶尖间隙参数以及篦齿轴向窜动参数的在线高精度测量是保证涡轮发动机安全运作和气动效率的关键。传统的电容式叶尖间隙测量系统对噪声敏感度大,且不能对篦齿的轴向窜动参数同时进行测量。因此研制了一种“人”字形电容传感器,提出了一种基于频谱的篦齿叶尖间隙参数和轴向窜动参数的提取方法。建立了“人”字形电容传感器测量模型。仿真分析了测量信号的幅度谱特征并提出了一种最优谱线选择方法。提出了基于转速和信号特征频率估计的自适应频域滤波,信号整周期等角度采样,幅度谱估计以及二元多项式曲面拟合相融合的信号处理方法,实现了叶尖间隙参数和轴向窜动参数的动态测量。在实验室环境下搭建了篦齿叶尖间隙参数和轴向窜动参数测试实验平台,完成了标定和测量实验。实验结果显示,篦齿盘工作在1900 r/min以下时,测量系统在0.5~1.5 mm叶尖间隙及±1 mm轴向窜动范围内,叶尖间隙测量精度达18μm,轴向窜动测量精度达30μm。 展开更多
关键词 篦齿 叶尖间隙 轴向窜动 电容传感器 频谱分析
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篦齿结构磨损对封严性能的影响 被引量:1
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作者 袁紫琪 宁方飞 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2019年第1期30-37,共8页
通过对一个4齿的台阶齿进行数值模拟,分析了上台阶流动和下台阶流动在不同压比、不同磨损下封严性能的变化。结果表明:齿尖前缘处磨损对封严性能有不利影响,在所模拟的最恶劣情况下会导致泄漏流量增加约26.0%;而齿尖尾缘处磨损对封严性... 通过对一个4齿的台阶齿进行数值模拟,分析了上台阶流动和下台阶流动在不同压比、不同磨损下封严性能的变化。结果表明:齿尖前缘处磨损对封严性能有不利影响,在所模拟的最恶劣情况下会导致泄漏流量增加约26.0%;而齿尖尾缘处磨损对封严性能有一定提升作用。衬套磨损对封严性能有不利影响,在一定深度范围内封严性能随着磨损深度的增加而降低,但随着衬套磨损深度的继续增加封严性能的恶化趋于不变;而衬套磨损宽度的增加,将造成封严性能持续下降。 展开更多
关键词 航空发动机 篦齿封严 齿尖磨损 衬套磨损 泄漏系数 封严性能
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射流对不同封严篦齿特性的影响分析研究 被引量:2
13
作者 唐萌 赵晨旭 翟世杰 《机械制造与自动化》 2022年第3期130-134,共5页
对带射流口结构的压气机静子封严结构进行三维数值模拟,研究射流对不同封严篦齿齿顶间隙以及不同篦齿转速的影响。在此基础上从马赫数和涡量分布两方面分析射流对不同篦齿齿顶间隙内流动的影响。结果表明:随着齿顶间隙的增加,射流对其... 对带射流口结构的压气机静子封严结构进行三维数值模拟,研究射流对不同封严篦齿齿顶间隙以及不同篦齿转速的影响。在此基础上从马赫数和涡量分布两方面分析射流对不同篦齿齿顶间隙内流动的影响。结果表明:随着齿顶间隙的增加,射流对其影响程度越大。篦齿转速>1000 r/min时,射流效率随着所测转速的增加而降低;篦齿转速>3000 r/min时,射流增量越大其射流效率越高。 展开更多
关键词 压气机 封严篦齿 齿顶间隙 特性分析
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动叶顶部蜂窝面迷宫密封对涡轮级气动性能的影响 被引量:18
14
作者 高杰 郑群 李义进 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期160-168,共9页
采用计算流体动力学软件数值研究了某1.5级轴流涡轮转子叶尖蜂窝面迷宫密封泄漏流动对主流流场的影响,分析了不同的顶部间隙下叶尖密封泄漏流对主流流场的影响以及泄漏流与主流的掺混对下游静叶流场的影响,并对带与不带蜂窝面的迷宫密... 采用计算流体动力学软件数值研究了某1.5级轴流涡轮转子叶尖蜂窝面迷宫密封泄漏流动对主流流场的影响,分析了不同的顶部间隙下叶尖密封泄漏流对主流流场的影响以及泄漏流与主流的掺混对下游静叶流场的影响,并对带与不带蜂窝面的迷宫密封对涡轮级气动性能的影响进行了比较.研究结果表明:泄漏流与主流在动叶下游掺混后导致掺混区域流体速度发生偏转,以负攻角进入下游静叶,带来攻角损失.泄漏流体带有较高的径向速度,在静叶栅通道中会向中间叶展处发展,使得静叶栅上半通道的流场结构发生改变,带来额外的二次流损失.并且随着叶顶间隙的增大,损失也随之增大.蜂窝的特殊六边形结构极大地降低了密封腔中流体的周向速度,减小了泄漏流重新进入主流时与主流的速度差异,从而减小了掺混损失.并且蜂窝结构能改变迷宫腔内气体的流动形态,采用蜂窝面的迷宫密封能有效地降低泄漏. 展开更多
关键词 叶尖泄漏流 蜂窝 迷宫密封 掺混损失 带冠涡轮
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汽轮机叶顶汽封间隙内的流动损失分析 被引量:4
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作者 李盼 曹丽华 +1 位作者 孟宾 司和勇 《热能动力工程》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期27-33,共7页
为了揭示叶顶汽封结构变化对泄漏损失的影响,提高汽轮机运行效率,数值研究了平齿汽封、高低齿汽封和侧齿汽封3种不同叶顶汽封结构下汽轮机高压转子间隙泄漏的流动形态、间隙涡系的形成机理和发展规律,研究表明:在叶顶汽封腔室复杂的周... 为了揭示叶顶汽封结构变化对泄漏损失的影响,提高汽轮机运行效率,数值研究了平齿汽封、高低齿汽封和侧齿汽封3种不同叶顶汽封结构下汽轮机高压转子间隙泄漏的流动形态、间隙涡系的形成机理和发展规律,研究表明:在叶顶汽封腔室复杂的周向螺旋状的涡动中,泄漏流体的周向速度是影响漩涡耗散的一个重要因素;高低齿及侧齿的汽封结构可以增强漩涡之间的相互作用,降低泄漏流体的周向速度,使漩涡在腔室内的耗散更加充分;由于掺混损失降低,高低齿及侧齿汽封的泄漏总损失较平齿汽封相比分别下降7.1%和9.8%。 展开更多
关键词 叶顶间隙 汽封 泄漏流动 掺混损失 数值模拟
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