电站轴流风机旋转失速动力学机理研究

发布时间：2017-04-27 21:01

  本文关键词：电站轴流风机旋转失速动力学机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来，因效率高、调节范围广的优势，动叶可调式轴流风机广泛应用于大型机组。然而在实际运行中，，动叶可调式轴流风机由于工作环境变化剧烈或自身调节延滞等原因，会出现诸如流动分离、失速、喘振和叶片漂移等现象，直接引起全压、效率的下降，甚至会引发设备损毁等一系列安全事故。 本文以某电厂动叶可调式双级轴流风机为研究对象，采用Fluent软件对该风机在特定角度下的稳态工况与旋转失速工况进行了三维数值模拟，并对旋转失速发生前后风机第1级叶轮内部的三维流场进行了分析。模拟结果表明： (1)在正3度动叶角度下，动叶可调式轴流风机在流量约为73m3/s时发生旋转失速。失速先兆的形式是突尖型失速先兆，并且以0.667wr转速旋转，而后风机由失速先兆的产生至发展为完全失速团大约经历了2到3个转子周期，失速团以0.5wr的转速旋转。在旋转失速的发生、发展过程中，随着叶轮的旋转，失速团的影响区域沿周向、轴向与径向发展，同时风机叶轮内的流场与能量损失也发生规律性的变化。 (2)在近失速阶段，受流量下降影响，叶顶泄漏的速度增大，且泄漏涡的轨迹有向叶片前缘移动的趋势。当流量减小到临界值时，流道内叶顶泄漏涡卷起的回流阻塞了整个流道，并逐渐发展为失速团。叶顶泄漏流与主流的混合流的运动轨迹与叶片前缘额线相平齐，是突尖型失速先兆产生的标志。当叶顶泄漏流在下一级叶片的尾缘产生回流，前缘发生溢出时，标志着突尖型失速先兆发展为失速团。
【关键词】：轴流风机 数值模拟 旋转失速 失速先兆
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH432.1
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9
• 1.2 旋转失速研究现状9-13
• 1.2.1 试验研究现状10
• 1.2.2 数值模拟研究现状10-12
• 1.2.3 失速先兆的研究现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容13-14
• 第2章 轴流风机的稳态模拟14-24
• 2.1 数值模拟基础理论14-16
• 2.1.1 控制方程14
• 2.1.2 湍流模型14-15
• 2.1.3 节流阀模型15
• 2.1.4 风机进入失速方法15-16
• 2.2 风机稳态数值模拟16-18
• 2.2.1 几何模型与网格划分16-17
• 2.2.2 边界条件17-18
• 2.3 稳态模拟结果及分析18-22
• 2.3.1 网格无关性计算及结果对比18
• 2.3.2 稳态模拟所得叶轮内部动力学特征18-22
• 2.4 本章小结22-24
• 第3章 轴流风机旋转失速的数值研究24-54
• 3.1 引言24
• 3.2 正 3 度动叶安装角下旋转失速现象模拟过程24
• 3.2.1 边界条件24
• 3.2.2 非稳态模拟过程24
• 3.3 计算结果及分析24-53
• 3.3.1 失速模拟过程分析24-27
• 3.3.2 监视点布置与失速频率分析27-32
• 3.3.3 第 1 级动叶轮内旋转失速发生前后流场动力学特征32-40
• 3.3.4 第 1 级动叶轮内失速先兆的产生与发展过程分析40-51
• 3.3.5 第 1 级动叶轮内失速团的周向演化规律51-53
• 3.4 本章小结53-54
• 第4章 叶顶间隙泄漏流对旋转失速的影响机制54-61
• 4.1 引言54
• 4.2 叶顶间隙泄漏流产生与发展机理54-56
• 4.3 叶顶间隙泄漏流的对失速现象影响规律分析56-59
• 4.3.1 不同径向高度监视点数据分析56-57
• 4.3.2 不同径向高度湍动能分布规律57-58
• 4.3.3 叶顶间隙泄漏流对失速先兆及失速团影响的物理机制58-59
• 4.4 本章小结59-61
• 第5章 结论与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果66-67
• 致谢67

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张磊;王松岭;胡晨星;;叶轮机械旋转失速研究进展[J];热力发电;2014年01期

2 张磊;王松岭;胡晨星;孔垂茂;;离心风机旋转失速演化过程的气动噪声特性[J];中国电机工程学报;2013年32期

3 屠宝锋;胡骏;;轴流压气机失速起始特性试验[J];中国科技论文;2014年08期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈瑶;小型球形潜水器喷水推进系统设计及数值分析[D];哈尔滨工程大学;2013年

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本文编号：331386