工业汽轮机高负荷末级静叶积叠规律研究

发布时间：2024-12-24 22:20

　　 以高负荷、大扩张角、小根径/顶径比、大展弦比的工业汽轮机末级叶片为研究对象,设计了直扭静叶、弯扭静叶、周偏直扭静叶3种积叠方案,采用三维CFD方法数值模拟了3种方案的内部流动,分析了压比、反动度、马赫数、静压系数、气流角、效率等参数的变化和内部流场。结果表明:周偏直扭方案的级效率最高,达到90.65%,比直扭方案和弯扭方案分别高0.93%、0.81%;正弯和周偏都能提高根部反动度,形成从根部指向流道中部的压力梯度,减小端壁附近的横向二次流动,降低二次流损失,同时降低了马赫数、减小了激波损失。

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【部分图文】：

图1 叶型积叠方式

本文研究的末级静叶扩张角度为40°,根径/顶径比Dr=0.45(Dr=Dhub/Dtip),展弦比为4.6,单级焓降达到168kJ/kg,汽流参数沿叶高变化大,反动度沿叶高控制难。采用可控涡设计,形成三维扭曲静叶和动叶。静叶设计了3种积叠方式:(1)直扭静叶方案为:静叶沿叶型的....

图2 计算域网格

采用CFX对末级静叶和动叶进行三维气动分析。采用Turbogrid软件对叶片进行六面体结构化网格划分,叶片的单通道网格节点数为120万,计算域和网格如图2所示。动、静交界面采用stage连接进行数据传递,计算工质为非平衡相水蒸气,进口给定总压、速度方向和总焓,出口给定背压,动叶转....

图3 反动度对比

表1边界条件和数值计算结果方案进口总压,MPa进口总焓,kJ/kg出口背压,MPa压比反动度流量,kg/s级效率直扭静叶0.0815426840.00711.650.45822.889.72%弯扭静叶0.0819126840.00....

图4 静叶出口绝对马赫数对比

图3给出了3种方案的反动度对比。图4～图6分别给出了静叶出口绝对马赫数、动叶进口相对马赫数、动叶出口相对马赫数对比。在叶根处,直扭静叶方案的反动度最小,仅为0.04,在低负荷工况下根部极易出现负反动度,产生逆压梯度,导致流动分离,损失增加。由于根部反动度小,使静叶出口根部的马赫数....

本文编号：4020011