汽轮机直叶片级叶轮轴向推力计算研究

为了解决提高冲动式汽轮机直叶片压力级的叶轮轴向推力计算精度的问题,利用CFD方法对叶栅及间隙流的流场进行计算,研究一维计算方法中的假设条件对叶轮轴向推力计算结果的影响。结果表明:间隙流假设为理想的等熵流动对叶轮轴向推力计算的相对误差减小到约3%,方差减小到0.02;叶根反动度关系式的选取对叶轮轴向推力一维计算的精度影响较大。提出了一种优化的直叶片反动度的计算关系式,能够提高冲动式汽轮机直叶片压力级的叶轮轴向推力计算准确度,为汽轮机轴向推力提供可靠的计算依据。

汽轮机末级叶片气流激振力的计算方法

在结合瞬态叶栅排(TBR)计算和定常FFT变换的基础上,提出了一种有效的末级叶片气流激振力模拟的计算方法,该方法仅需要单流道的瞬态数值模拟真实的叶片受力。经过讨论和实例计算得出了以下几个结论:利用FFT将空间转换到时间,使得定常计算数据可用于非定常计算中。在结合了定常结果FFT变换和TBR方法之后,瞬态单流道非定常计算方法模拟实际问题是可行的,TBR方法的计算综合成本是全环非定常的2.3‰。不计内存消耗,TBR计算速度提升约8倍。通过一个实例验证了该方法的可行性和效率,并给出了计算结果。结果表明:其背压压力波动的存在影响了静叶喷嘴出口压力脉动大小和频率。

动叶顶部泄漏流动特性及汽封结构优化研究

以某汽轮机低压段第一扭叶级为研究对象,对不同动叶顶部汽封结构的泄漏流动进行数值分析,绘制泄漏量与动叶效率随顶部间隙及压比的变化曲线。结果显示,在顶部间隙小于1 mm时,简化的迷宫汽封结构能够减少50%的泄漏量,动叶效率提高1.5%~2.5%。在迷宫汽封中添加周向阻流孔板,优化后的结构较迷宫汽封流量系数平均下降20%,对比显示,优化后汽封结构的流量系数对转速更加敏感。