某型汽轮机典型级叶型及叶栅气动性能实验和数值研究

发布时间：2022-07-16 14:04

　　研制高效的汽轮机对于蒸汽发电以及燃气-蒸汽联合循环发电效率的提高有重要的意义,是当下推进节能减排的重要技术手段之一。本文对哈尔滨汽轮机厂新设计的燃气-蒸汽联合循环汽轮机组的典型级,即中压第7级的动、静叶的叶型及静叶叶栅的先进设计理念进行了研究,通过亚音速吹风实验和数值模拟,研究了变冲角下动静叶叶型气动特性以及静叶叶栅气动特性,并基于雷诺效应给出了应用于静叶的叶型损失预测模型,为该先进叶型设计理念的吸收以及今后的工程改型、设计和实际应用提供技术支持。首先,为研究该典型级动静叶叶型的变冲角特性,分别以动、静叶10%叶高、50%叶高和90%叶高叶型为基准设计了六套平面叶栅并进行变冲角吹风实验,得出各平面叶栅型面静压曲线变化情况、出口气流角的变化情况以及出口截面上总压损失的变化情况。实验结果显示,各叶型后加载特点明显,叶型对负冲角的变化适应性很强,对正冲角变化十分敏感;动叶叶根处叶型随冲角变化更为明显;静叶叶型对于型面静压压力曲线最低点的控制和损失控制更为优秀,各叶型的最佳来流冲角均为一个小负冲角。其次,对该级静叶进行了着重的研究,对静叶叶栅进行零冲角下的吹风实验,同时以实验叶栅几何尺寸为模型... 

【文章页数】：99 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 损失机理
        1.2.1 叶型损失
        1.2.2 二次流损失
    1.3 后部加载叶型的研究及应用
    1.4 本文主要研究内容
第2章 实验装置与实验设计
    2.1 实验叶栅与叶片参数
        2.1.1 实验叶栅模型
        2.1.2 静叶叶型及实验叶栅参数
        2.1.3 动叶叶型及实验叶栅参数
    2.2 实验装置
        2.2.1 风洞实验台
        2.2.2 实验来流过渡段
        2.2.3 三维坐标架
    2.3 实验测试系统
        2.3.1 五孔探针及其校准
        2.3.2 实验测试软件
        2.3.3 实验测点的布置
    2.4 实验相关参数的定义
    2.5 误差分析
    2.6 本章小节
第3章 典型级叶型及叶栅实验
    3.1 引言
    3.2 栅前流场的测量和评估
    3.3 静叶叶型气动特性及分析
        3.3.1 静压系数沿叶型分布
        3.3.2 出口气流角当地值变冲角特性
        3.3.3 总压损失系数当地值变冲角特性
        3.3.4 节距平均总压损失系数变冲角特性
    3.4 动叶叶型气动特性及分析
        3.4.1 静压系数沿叶型分布
        3.4.2 出口气流角当地值变冲角特性
        3.4.3 总压损失系数当地值变冲角特性
        3.4.4 节距平均总压损失系数变冲角特性
    3.5 静叶叶栅气动特性及分析
        3.5.1 型面静压系数分布
        3.5.2 出口截面总压损失系数分布
        3.5.3 出口截面静压系数分布
        3.5.4 出口截面马赫数分布
    3.6 本章小节
第4章 静叶叶栅变冲角数值研究
    4.1 引言
    4.2 控制方程与湍流模型
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 湍流模型
    4.3 网格无关性及网格划分
        4.3.1 网格无关性验证
        4.3.2 计算模型与网格划分
    4.4 数值方法验证
    4.5 计算结果及分析
        4.5.1 静压系数分布
        4.5.2 出口截面总压损失系数分布
        4.5.3 壁面静压系数分布
        4.5.4 壁面极限流线
    4.6 本章小节
第5章 基于雷诺效应的静叶叶型损失预测模型研究
    5.1 引言
    5.2 变雷诺数特性数值研究
        5.2.1 计算模型与边界条件
        5.2.2 计算结果及与文献对比
    5.3 基于等熵马赫数及熵产的叶型损失预测模型
    5.4 叶型损失预测模型检验
    5.5 叶型损失预测模型修正
    5.6 本章小节
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]倾斜/弯曲导叶对跨声速涡轮非定常性能的影响[J]. 刘建,乔渭阳,段文华.  哈尔滨工业大学学报. 2019(01)
[2]高压涡轮前缘几何形状对性能影响分析[J]. 白涛,高山.  兵器装备工程学报. 2018(09)
[3]尾缘形状对低压涡轮叶栅气动性能的影响[J]. 李超,颜培刚,钱潇如,韩万金,王庆超.  哈尔滨工业大学学报. 2017(07)
[4]前加载和后加载叶片转捩特性的数值研究[J]. 钟主海,江生科.  东方汽轮机. 2017(01)
[5]中国汽轮机技术发展简析[J]. 王福艳.  山东工业技术. 2017(05)
[6]尾迹对涡轮叶栅边界层转捩的影响[J]. 李虹杨,郑赟.  推进技术. 2017(03)
[7]尾缘厚度对涡轮叶栅性能影响的数值研究[J]. 郭湘锟,白涛,张少博.  燃气涡轮试验与研究. 2016(05)
[8]宽广攻角范围内不同加载形式涡轮气动性能研究[J]. 白涛.  兵器装备工程学报. 2016(07)
[9]马赫数对不同负荷分布形式的高负荷低压涡轮性能的影响[J]. 白涛.  重庆理工大学学报(自然科学). 2016(04)
[10]超超临界二次再热汽轮机发展综述[J]. 王建录,张晓东.  东方汽轮机. 2016(01)

硕士论文
[1]超超临界机组叶片气动性能试验和数值研究[D]. 裴勇.哈尔滨工业大学 2017



本文编号：3662648