低壓汽輪機(jī)長葉片準(zhǔn)三維氣動設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、汽輪機(jī)是電力工業(yè)的核心設(shè)備,在當(dāng)前節(jié)能減排的大背景下,人們對其氣動性能的要求也越來越高。葉片是汽輪機(jī)的重要部件,起著功能轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵作用,其設(shè)計(jì)水平的高低在很大程度上決定了汽輪機(jī)熱效率的高低。本文以汽輪機(jī)低壓部分三級葉柵為設(shè)計(jì)對象,系統(tǒng)研究了長葉片的氣動設(shè)計(jì)方法,主要圍繞S2子午通流設(shè)計(jì)和可控渦造型設(shè)計(jì)兩方面編寫Fortran計(jì)算程序,并對環(huán)量分布形式進(jìn)行了探討。在對采用兩種不同環(huán)量分布形式設(shè)計(jì)的末級葉片進(jìn)行造型后,利用CFD軟件對其進(jìn)行

2、氣動性能的對比分析。
　　在S2子午通流設(shè)計(jì)中,采用流線曲率法編制了包含流速、流量、流線三重迭代的S2流面計(jì)算程序。通過在葉柵間隙設(shè)置計(jì)算站,并給定一定的環(huán)量分布形式,利用該程序可得到滿足流量分布要求的S2子午流面流線圖。顯然,環(huán)量分布不同,會導(dǎo)致S2子午通流的差異。通過對常用的幾種流型的對比分析,針對本文研究對象,確定了兩種不同的環(huán)量分布方案,即前兩級葉柵均采用理想等環(huán)量流型;方案一中末級葉柵采用理想等環(huán)量流型,方案二中末級葉柵

3、采用可控渦流型。
　　在可控渦設(shè)計(jì)程序中,積分計(jì)算出葉片型線的未知坐標(biāo)q,加之已獲得的r、z坐標(biāo),可繪制出葉片各截面上的中弧線。通過厚度加載、前尾緣修飾、葉身徑向積疊,實(shí)現(xiàn)了葉片的三維造型。
　　將采用上述兩種方案獲得的末級葉片導(dǎo)入Numeca軟件中進(jìn)行全三維計(jì)算。在對其氣動性能進(jìn)行對比分析后,發(fā)現(xiàn)采用方案二較方案一等熵效率提高約4.5％,且流場分布更趨均勻合理,說明對于本例末級葉柵,采用可控渦流型比理想等環(huán)量流型更適合。<