某型汽轮机喷嘴阀箱流动特性的数值与试验研究

发布时间：2017-09-01 02:34

  本文关键词：某型汽轮机喷嘴阀箱流动特性的数值与试验研究

  更多相关文章： 喷嘴阀箱 总压损失 流场结构 数值模拟 试验研究

【摘要】：作为汽轮机重要的调节部件,喷嘴阀箱能够对汽轮机进汽量进行控制,从而保证汽轮机达到不同的运行工况。来自于锅炉的新蒸汽最先流经喷嘴阀箱,喷嘴阀箱内汽流的流动损失对整个汽轮机有影响,喷嘴阀箱出口处的汽流参数均匀和稳定与否,会对后续汽轮机通流流动情况产生很大的影响,因此有必要对汽轮机喷嘴阀箱内的流动情况进行详细研究。本文首先采用参数化的几何建模方法设计了喷嘴阀箱的初始结构,并对初始设计进行了数值模拟与分析,指出箱体内的强烈旋涡流动导致初始设计具有较大的总压损失,基于此提出了在箱体两侧安装挡板的改型方案,以提高喷嘴阀箱的气动性能。共设计了3种不同喷嘴阀箱出口打开方案,数值模拟分析结果表明,改型方案显著提高了喷嘴阀箱各出口的总压恢复系数,并且具有较好的变工况气动性能。然后对喷嘴阀箱的实验方案进行了内部流动数值模拟与分析,提出了箱体内两侧的旋涡结构是总压损失产生的主要根源,也直接导致了各出口气流的不均匀性。本文探讨了六种腔内档板安装位置对总压损失以及流动均匀性等的影响,指出合理地增加档板结构可以有效减小箱体内的旋涡尺度、削弱旋涡强度,从而显著减小腔内气流流动损失,提高喷嘴阀箱各出口气流的均与性。在完成设计及数值模拟的基础上,对某汽轮机喷嘴阀箱进行了风洞吹风试验。采用梳状五孔测针和壁面静压测孔,测得了进、排气管横截面及相对应壁面的气动参数值。通过对试验结果的分析,为今后优化设计喷嘴阀箱内流道的结构,提供理论依据和相关的试验参考数据。
【关键词】：喷嘴阀箱 总压损失 流场结构 数值模拟 试验研究
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK263
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-16
• 1.1 引言7
• 1.2 流体机械设计方法7-10
• 1.2.1 成型设计7-8
• 1.2.2 优化设计8-10
• 1.3 国内外在喷嘴阀箱方向的研究现状10-14
• 1.3.1 国内研究现状11-13
• 1.3.2 国外研究现状13-14
• 1.4 本文主要研究内容14-16
• 第2章 数值方法和实验方法16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 数值方法16-21
• 2.2.1 控制方程16-17
• 2.2.2 求解方法17-18
• 2.2.3 湍流模型18-19
• 2.2.4 转捩模型19-21
• 2.3 实验设备介绍21-28
• 2.3.1 实验测试系统21-24
• 2.3.2 试验模型24-25
• 2.3.3 测点布置25-27
• 2.3.4 测试软件27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 汽轮机喷嘴阀箱数值模拟研究29-46
• 3.1 引言29
• 3.2 喷嘴阀箱结构一29-33
• 3.2.1 初始设计29-30
• 3.2.2 改型设计30-33
• 3.3 喷嘴阀箱结构二33-45
• 3.3.1 数值计算模型33-34
• 3.3.2 原型计算结果分析34-37
• 3.3.3 改型计算结果对比分析37-45
• 3.4 本章小结45-46
• 第4章 汽轮机喷嘴阀箱实验研究46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 试验方案及结果处理46-50
• 4.2.1 实验方案与实验工况46-49
• 4.2.2 试验数据处理方法49-50
• 4.3 试验结果分析50-58
• 4.3.1 方案 1（无整流板）50-53
• 4.3.2 方案 2（整流板 1）53-56
• 4.3.3 方案 3（整流板 2）56-58
• 4.4 各实验方案结果对比58-61
• 4.4.1 排气口 158-59
• 4.4.2 排气口 259-60
• 4.4.3 排气口 360-61
• 4.5 本章小结61-62
• 结论62-63
• 参考文献63-68
• 致谢68-69
• 个人简历69

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本文编号：769440