汽輪機(jī)低壓缸末級變工況流動的數(shù)值研究.pdf

1、汽輪機(jī)的進(jìn)汽條件隨著鍋爐、燃料的差別而變化；不同的季節(jié)，汽輪機(jī)低壓缸的排汽背壓也會發(fā)生變化。低壓缸在不同的工況下呈現(xiàn)出不同的流動特性。
　　本論文以某型號汽輪機(jī)為主要研究對象，基于商業(yè)計(jì)算流體軟件ANSYS CFX14.5對其低壓缸內(nèi)部流動的變工況特性進(jìn)行數(shù)值研究。總結(jié)了該型號汽輪機(jī)的變工況氣動特性，包含了六個變質(zhì)量流量工況，五個變排汽背壓工況。
　　首先進(jìn)行了定常數(shù)值計(jì)算，小質(zhì)量流量和高排汽背壓工況都會導(dǎo)致末級流道內(nèi)容積流

2、量的減少，末級動葉產(chǎn)生鼓風(fēng)效應(yīng)。由于末級動葉采用全周流道的計(jì)算模型，定常計(jì)算結(jié)果分析了壓力和汽流力的周向波動特性。鼓風(fēng)狀態(tài)下，末級動葉汽流力波動劇烈，呈現(xiàn)出兩種形式的氣動激勵。
　　隨后，對進(jìn)行了非定常的數(shù)值計(jì)算，分析末級內(nèi)部的非定常流動。計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證了兩種氣動激勵的存在形式，也驗(yàn)證了基于末級整圈流道的定常計(jì)算對非定常葉片汽流力和靜壓力波動的預(yù)測能力。存在于末級靜動葉軸向間距靠近葉頂位置的氣動擾動也在非定常計(jì)算中被捕捉到。

3、　　最后，分析了鼓風(fēng)狀態(tài)下末級動葉氣動激勵的來源。噴嘴葉柵出汽邊的厚度以及排汽缸的周向非對稱的幾何結(jié)構(gòu)，都會對末級動葉產(chǎn)生氣動激勵。旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性流動存在于末級靠近葉頂?shù)膮^(qū)域，它來源于小流量下流動的內(nèi)在激勵，類似于壓氣機(jī)動葉葉頂在近失速狀態(tài)下的旋轉(zhuǎn)非穩(wěn)定性流動，導(dǎo)致葉片的動載荷上升。
　　本論文計(jì)算模型采用末三級透平流道以及低壓排汽缸的耦合模型，末級靜、動葉采用全周葉片流道。全周流道模型的采用增加了計(jì)算資源的消耗，但有利于捕捉到末級