汽轮机导向叶栅改型设计及气动性能研究
本文关键词：汽轮机导向叶栅改型设计及气动性能研究
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【摘要】：透平机械的发展程度在世界各国的经济发展与军事建设中都具有重要的作用。国内大部分的工业部门,例如能源、发电、交通、航空、航天、航海等,都采用各种各样工作方式的透平机械。我们国家在经历了60多年的努力奋斗之后,汽轮机工业也已经从最初的完全引进国外先进技术,到消化吸收后进行改型设计,最后逐步进入到完全自主开发具有自己专利的模式上来。随着我国经济的高速稳定的发展和能源紧缺问题,提高汽轮机效率是我们科研工作者孜孜以求的目标之一。以汽轮机导向叶栅为改型设计原型,利用三维几何体建模软件UG构建了子午收缩叶片和掠叶片,其叶片曲面几何体具有很高的精度,并使用AUTOGRID软件划分出高质量的结构化网格模型。最后应用ANSYS-CFX商业软件对原型和改型叶栅进行了空气动力学性能数值分析。通过对某原型超临界导向叶栅进行前后掠向改型,构造出具有不同掠角的导向叶片,研究轴向掠技术对导向叶栅气动性能的影响。改型后,前、后掠叶片掠角分别为20°和20°,原型叶栅掠角为0°,用CFD数值仿真软件CFX对原型和改型叶栅进行空气动力学性能仿真模拟。结果表明:与原型参照叶栅对比,前掠叶栅显然增加了低动能流体在上下端壁角区的堆积,端壁的横向二次流动增强,增大了二次流损失,而叶展中部的主流附面层损失减小;后掠叶栅使上下端壁角区堆积的低能流体减小,减小了端壁面的横向二次流损失,低能流体被主流携带卷走,使得整个导向叶栅流道气流流动更为顺畅。对原型导向叶栅进行子午面改造,呈子午向收缩形式叶片,通过CFX软件数值研究结果表明;与原型参照叶栅比较,改型为子午收缩叶片栅的气动效率更高,气动参数沿叶高的分布也更均匀。子午收缩叶片栅抑制上端壁边界层内低动能流体的径向窜动,同时也弱化了吸力侧出口逆压梯度对流动的不利影响。
【关键词】：导向叶栅 掠叶片 子午收缩叶片 气动性能 汽轮机
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK263
【目录】：
- 摘要4-5
- ABSTRACT5-6
- 创新点摘要6-9
- 第一章 绪论9-17
- 1.1 课题的背景及意义9
- 1.2 弯掠叶片技术国内外研究发展现状9-16
- 1.2.1 掠叶片研究发展现状9-11
- 1.2.2 弯扭导向叶片栅内流损失的国内外研究现状11-14
- 1.2.3 子午收缩技术14-16
- 1.3 本文的研究内容和目的16-17
- 第二章 涡轮机械计算流体动力学基础理论17-25
- 2.1 基本控制方程17-18
- 2.1.1 连续性方程表达式17
- 2.1.2 Navier-Stokes方程表达式17-18
- 2.1.3 能量守恒方程18
- 2.2 湍流数值模拟计算理论18-24
- 2.2.1 标准k㧟ε模型分析19-20
- 2.2.2 RNG k㧟ε模型分析20-21
- 2.2.3 Realizable k㧟ε模型分析21-24
- 2.3 本章小结24-25
- 第三章 导向叶栅几何建模和网格划分25-35
- 3.1 导向叶栅叶片的几何建模25-29
- 3.1.1 叶片形状的数字化叶型线25-26
- 3.1.2 叶片的建模26-29
- 3.2 通流域网格划分方法29-34
- 3.2.1 掠叶片栅通流域的网格划分29-32
- 3.2.2 子午收缩叶片网格划分32-34
- 3.3 本章小结34-35
- 第四章 导向掠叶栅气动性能研究35-47
- 4.1 引言35
- 4.2 计算方法和边界条件35-38
- 4.2.1 数值计算方法简介35-36
- 4.2.2 CFX 软件及计算边界条件的处理36-37
- 4.2.3 CFD软件计算可靠性的对比验证37-38
- 4.3 静压系数沿叶型分布38-41
- 4.4 子午面静压分布41-43
- 4.5 栅后出口总压损失43-45
- 4.6 平均总压损失轴向分布45-46
- 4.7 本章小结46-47
- 第五章 子午收缩叶栅气动性能数值仿真47-55
- 5.1 引言47
- 5.2 数值模拟47
- 5.3 静压系数沿叶型的分布47-50
- 5.4 子午面面静压等值线50-51
- 5.5 轴向总压损失51-52
- 5.6 叶栅出口总压损失展向分布52-54
- 5.7 本章小结54-55
- 结论55-56
- 参考文献56-60
- 发表文章目录60-61
- 致谢61-62
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，本文编号：707405
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