汽輪機(jī)低壓排汽缸流場(chǎng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、汽輪機(jī)低壓排汽缸是連接汽輪機(jī)末級(jí)葉柵通道出口和凝汽器的主要部件，其主要功能包括兩點(diǎn):第一點(diǎn)是將從汽輪機(jī)末級(jí)葉片排出的蒸汽合理導(dǎo)流入凝汽器中;第二點(diǎn)是回收末級(jí)排出蒸汽的余速動(dòng)能，將其轉(zhuǎn)換為壓力能。汽輪機(jī)排汽缸的氣動(dòng)特性直接影響到末級(jí)出口背壓、凝汽器喉部入口的汽流情況，進(jìn)而影響到汽輪機(jī)組的熱效率。本文深入研究了排汽缸的內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、損失來(lái)源以及末級(jí)葉柵通道和排汽缸的相互影響，為優(yōu)化提高排汽缸的氣動(dòng)特性，從而進(jìn)一步改善汽輪機(jī)組的整體效率有重要

2、意義。
　　首先，對(duì)進(jìn)口直流和不同旋流情況下某低壓排汽缸模型內(nèi)部流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬，分析內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:排汽缸內(nèi)汽流動(dòng)能的回收過(guò)程主要在擴(kuò)壓管中完成，另外排汽缸內(nèi)部復(fù)雜的渦系結(jié)構(gòu)是造成總壓損失的主要原因，其中通道渦的影響最大。通過(guò)對(duì)比不同進(jìn)口旋流程度下的計(jì)算結(jié)果可發(fā)現(xiàn):一定的汽流旋流角能夠提高擴(kuò)壓管的擴(kuò)壓能力，但會(huì)使得排汽缸內(nèi)流動(dòng)呈非對(duì)稱性分布，導(dǎo)致排汽缸出口處汽流分布不均勻度增加。
　　為了改善排汽缸的氣動(dòng)性能，使用

3、對(duì)擴(kuò)壓管的導(dǎo)流環(huán)型線進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和在蝸殼內(nèi)部安裝導(dǎo)流擋板的方法進(jìn)行處理。計(jì)算結(jié)果表明:通過(guò)減小外導(dǎo)流環(huán)型線初始擴(kuò)散角的方法有效抑制了擴(kuò)壓通道內(nèi)汽流在外導(dǎo)流環(huán)壁面附近的分離現(xiàn)象，顯著提高了擴(kuò)壓管擴(kuò)壓性能;而蝸殼內(nèi)的擋板會(huì)破壞通道渦的結(jié)構(gòu)，抑制通道渦的發(fā)展，但導(dǎo)致排汽缸內(nèi)汽流結(jié)構(gòu)和出口處汽流分布情況更為復(fù)雜。
　　為了使排汽缸進(jìn)口汽流條件更接近真實(shí)情況，本文進(jìn)行了末級(jí)葉柵通道和排汽缸的耦合數(shù)值模擬。研究結(jié)果表明，在末級(jí)葉柵和排汽缸之間

4、存在很強(qiáng)的相互作用，排汽缸的非對(duì)稱結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致末級(jí)葉柵內(nèi)流動(dòng)存在周向不一致性，且距離排汽缸進(jìn)口位置越遠(yuǎn)受到的影響越小;而末級(jí)葉柵出口汽流的不均勻分布會(huì)顯著影響擴(kuò)壓管內(nèi)汽流分離情況和蝸殼內(nèi)部的流動(dòng)結(jié)構(gòu);但能提高擴(kuò)壓管的靜壓恢復(fù)性能。
　　最后，本文研究了不同排汽缸進(jìn)口條件下出口汽流流動(dòng)情況對(duì)下游凝汽器喉部?jī)?nèi)流動(dòng)結(jié)構(gòu)的影響。數(shù)值模擬結(jié)果表明:凝汽器喉部進(jìn)口汽流條件會(huì)顯著影響內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)和喉部出口處汽流分布情況，進(jìn)而會(huì)影響凝汽器的換熱情況