蒸汽冷卻渦輪導(dǎo)向葉片流動(dòng)與傳熱的數(shù)值模擬和分析.pdf

1、燃?xì)廨啓C(jī)渦輪葉片的蒸汽冷卻是20世紀(jì)70年代提出的一種新式冷卻方式。原理上采用蒸汽冷卻有兩個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)：一個(gè)是，蒸汽的導(dǎo)熱性?xún)?yōu)于空氣，可獲得更高的冷卻效率以保證葉片能承受更高的燃?xì)鉁囟龋涣硪粋€(gè)是，蒸汽冷卻技術(shù)的應(yīng)用可以避免或減少?gòu)膲簹鈾C(jī)抽取冷卻空氣，從而增大燃?xì)鉁u輪工質(zhì)流量，提高燃?xì)廨啓C(jī)效率；但蒸汽冷卻的一個(gè)缺點(diǎn)是需要配備一套專(zhuān)門(mén)的蒸汽發(fā)生設(shè)備，為此，這項(xiàng)技術(shù)主要用于地面發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)。目前，GE和三菱等公司已經(jīng)在其最新型的發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)

2、中應(yīng)用了蒸汽冷卻技術(shù)。國(guó)內(nèi)直到上世紀(jì)90年代才出現(xiàn)了對(duì)蒸汽冷卻技術(shù)的研究，基礎(chǔ)比較薄弱，這在一定程度上制約了蒸汽冷卻技術(shù)的工程應(yīng)用。本文采用流固耦合傳熱數(shù)值模擬的方法研究了某型地面發(fā)電用燃?xì)廨啓C(jī)第一級(jí)導(dǎo)向葉片的蒸汽冷卻特性。 首先，應(yīng)用UG和GAMBIT軟件建立了渦輪導(dǎo)向葉片葉柵通道和內(nèi)部冷卻通道的計(jì)算模型及其計(jì)算網(wǎng)格；其次，利用商業(yè)軟件FLUENT分別模擬了采用空氣冷卻和采用蒸汽冷卻的三種具有不同冷卻結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向葉片流動(dòng)與傳熱特

3、性，這三種不同的冷卻結(jié)構(gòu)分別是：（a）光滑內(nèi)冷通道-尾緣劈縫復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)；（b）光滑內(nèi)冷通道-尾緣劈縫-氣膜復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)；（c）沖擊-強(qiáng)化肋/柱-氣膜-尾緣劈縫復(fù)合冷卻結(jié)構(gòu)；比較了兩種冷卻介質(zhì)的冷卻效果，從機(jī)理上分析了蒸汽冷卻的優(yōu)越性；另外，研究了蒸汽物性和冷卻結(jié)構(gòu)對(duì)葉片冷卻效果的影響。結(jié)果顯示，蒸汽冷卻的效果比空氣冷卻的效果好，利用蒸汽冷卻技術(shù)可以使冷卻結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化。 最后，在總結(jié)本文研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)燃?xì)廨啓C(jī)蒸汽冷卻提出了一