汽輪機低壓缸末級變工況流動的數(shù)值研究.pdf

1、汽輪機的進汽條件隨著鍋爐、燃料的差別而變化；不同的季節(jié)，汽輪機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為主要研究對象，基于商業(yè)計算流體軟件ANSYS CFX14.5對其低壓缸內(nèi)部流動的變工況特性進行數(shù)值研究?？偨Y(jié)了該型號汽輪機的變工況氣動特性，包含了六個變質(zhì)量流量工況，五個變排汽背壓工況。
　　首先進行了定常數(shù)值計算，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算模型，定常計算結(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，對進行了非定常的數(shù)值計算，分析末級內(nèi)部的非定常流動。計算結(jié)果驗證了兩種氣動激勵的存在形式，也驗證了基于末級整圈流道的定常計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算資源的消耗，但有利于捕捉到末級