超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统流动特性的研究

采用耦合流动计算和共轭传热的数值方法研究了1 000 MW超超临界汽轮机高压缸内部旁路冷却系统内的流场特性,给出了旁路冷却系统内三维流动细节和温度与压力场的分布规律,并与未考虑内、外缸传热作用的纯流动计算结果进行了比较.结果表明:旁路冷却系统中流动形态主要受系统结构和蒸汽自身流动特性的影响;温度场分布不仅受蒸汽流动形态的影响,还取决于高压缸固体域对流体域的传热作用.研究结论验证了,耦合流动传热数值方法能够更加真实地反映旁路冷却系统内温度场的分布.     

超临界汽轮机中压透平级流动传热特性研究

通过采用耦合流场计算和共轭传热的数值方法,研究了超临界汽轮机高压缸冷却蒸汽对中压缸第一级固体部件的冷却特性及其对级气动性能的影响,同时对比了有无蒸汽冷却的中压缸第一级的流场和温度场.结果表明:蒸汽冷却技术可以有效地对中压缸第一级动叶叶片、叶根、转子及轮盘进行冷却.受到冷却孔的抽吸作用而进入冷却孔的冷却蒸汽对冷却孔及周围的叶根区域具有明显的冷却作用.在蒸汽冷却的作用下,中压缸第一级转子系统温度下降的最大幅度达80 K.部分冷却蒸汽进入中压缸第一级叶栅主流道并与主流掺混,从而使得根部反动度增大,动叶通道涡强度增加.所以,蒸汽冷却技术可以有效提高高温转子的运行寿命和安全的可靠性.     

旁路系统在1000MW超超临界机组中的应用

本文介绍了1000MW超超临界机组旁路系统的配置特点,对旁路系统的诸多作用及应用时须注意的问题作了阐述。大容量旁路系统不仅能缩短启动时间,且能使锅炉直接进入纯直流状态运行,有利于热态启动机炉蒸汽参数的配合。全容量高压旁路能取代过热器安全门,并能进行滑压运行跟踪溢流,提高汽轮机的安全性;再配置全容量或大容量低压旁路,辅以控制系统的配合,能实现停电不停机、停机不停炉及机组快速甩负荷（FCB）等。     

超临界1000 MW汽轮机高压缸温度场及应力分析

应用有限元分析程序分别计算分析了超临界1 000 MW汽轮机高压内外缸稳态运行时的温度场、热应力、机械应力及综合应力,并将高压内外缸分别计算的结果与高压内外缸合在一起进行计算的结果进行了比较.得出了该汽轮机高压缸较全面的强度数据,为汽缸的安全性评定和寿命预测提供了技术依据.     

超超临界汽轮机高压转子低周疲劳及损伤分析

为了评估国产某百万级超超临界汽轮机高压转子的高温强度,利用有限元分析软件Abaqus建立了超超临界汽轮机高压转子的轴对称有限元模型,加载了相应的热力边界条件,分析了转子在冷态启动过程中的温度和应力分布以及特征点的等效应变变化过程,并采用Mansoncoffin公式预测转子在冷态启停过程中产生的疲劳损伤.结果表明:在转子启动初期,凝结换热所导致的转子表面与转子中心的温差较大;在转子启动初期,转子受热不均匀所引起的热应力较大,在转子启动后期,其应力降至较低水平;高压转子在平衡活塞圆弧段产生的低周疲劳损伤最大,但其值仅为1.692×10-4,在所设计的使用条件(30a启停360次)下不会出现低周疲劳失效的危险.     

国内百万千瓦超超临界机组汽机旁路选型情况介绍

该文介绍了影响汽机旁路系统选择的主要因素、旁路主要功能和国内部分百万千瓦超超临界机组汽机旁路系统的选取情况。     

超超临界汽轮机调节级动叶栅热应力分析

本文以某600MW超超临界汽轮机为例,应用ANSYS建立了调节级动叶栅和所在转子凸台的有限元分析模型,得到了变工况下应力分布规律,了解动叶栅和所在转子凸台应力最高的部分,为研究叶片和转子热应力的分析提供了理论基础,并为机组的启动优化提供了参考。     

百万等级超超临界汽轮机进汽调节方式分析

喷嘴调节和节流调节是目前汽轮机进汽调节的两种主要调节方式。通过对百万等级超超临界汽轮机组,喷嘴调节和节流调节两种汽轮进汽调节特点及运行方式的分析和比较,收集两种不同进汽调节方式的机组的各种运行工况的热耗,并进行经济性分析,得出两种调节方式在汽轮机在各种运行工况时的优缺点。然后对百万等级超超临界机组,采用喷嘴调节的可行性,从结构设计、材料应用、制造工艺等方面进行了详细的分析,结果认为百万等级超超临界汽轮机机组,采用喷嘴调节的方案是可靠的,也是经济可行的。从而对百万等级超超临界汽轮机的进汽调节方式的选用提供参考。     

百万等级超超临界汽轮机进汽调节方式分析

喷嘴调节和节流调节是目前汽轮机进汽调节的两种主要调节方式.通过对百万等级超超临界汽轮机组,喷嘴调节和节流调节两种汽轮进汽调节特点及运行方式的分析和比较,收集两种不同进汽调节方式的机组的各种运行工况的热耗,并进行经济性分析,得出两种调节方式在汽轮机在各种运行工况时的优缺点.然后对百万等级超超临界机组,采用喷嘴调节的可行性,从结构设计、材料应用、制造工艺等方面进行了详细的分析,结果认为百万等级超超临界汽轮机机组,采用喷嘴调节的方案是可靠的,也是经济可行的.从而对百万等级超超临界汽轮机的进汽调节方式的选用提供参考.     

汽轮机高压冷却蒸汽对中压缸转子的冷却效果研究

为分析大功率汽轮机高压冷却蒸汽对中压缸转子的冷却效果,采用CFD和共轭换热(CHT)方法,对600MW汽轮机中压缸前两级内部流动及换热进行了分析,研究了高压冷却蒸汽对中压缸前两级转子轮缘及叶根的冷却效果及其对近根部流动特性的影响.结果表明,高压缸冷却蒸汽以级效率降低为代价,有效地实现对中压缸转子的冷却功能,使中压缸前两级转子轮缘最高温度分别比主叶片体温度显著降低.     

不同容积流量下汽轮机低压缸末三级定常流动数值研究

借助商用计算流体动力学软件CFX,对不同容积流量下某大型核电汽轮机低压缸和排汽缸联合进行了全三维黏性定常流动的数值研究,详细分析了低压缸末三级的流动特性。结果表明:在40%设计流量下,末级动叶根部受逆压梯度的作用,在吸力面近尾缘区域开始发生流动分离,并随着流量的进一步减小,逆压区域向径向发展而形成回流;在30%设计流量下,负攻角导致末级动叶顶部压力面的近前缘区域发生流动分离,随着流量的进一步减小,该分离向叶根发展;在10%设计流量下,末级静叶顶部及根部受负攻角的作用而导致压力面近前缘区域发生流动分离;末级动叶在靠近叶顶处的绝对出口气流角会随着流量的减小不断增大,通过绝对出口汽流角在叶高方向的转折点可以判断回流区径向扩展的位置。     

工业汽轮机补汽结构对压力损失的影响及优化

为改进工业汽轮机补汽结构的性能,应用ANSYS-CFX软件、以SST-RM湍流模型对流体混合产生的总压损失进行了详细研究,分析了结构参数对总压损失的影响,得出在不同流量比下,支流以60°夹角进入主流,或者过渡段为圆角时,T型通道具有较低的总压损失。在此基础上,优化设计了一种截面为椭圆形且沿周向截面面积渐缩的补汽结构,优化后的补汽结构能够有效控制补汽沿周向的密流分布及混合蒸汽的流动方向,由此提高了整机性能。研究结果表明:补汽流动方向与主流方向的夹角对流场有较大影响,优化结构的总压损失系数在各工况下至少降低30%;截面形状与截面面积变化对补汽的周向扩散有较大影响,截面为椭圆形且截面面积沿周向渐缩时补汽结构能够提高密流周向分布的均匀度;采用混合总压损失系数和标准偏差能够有效评估补汽性能。     

静叶时序对高压涡轮性能影响的数值研究

现代航空工业的快速发展,要求不断地提高航空发动机的性能。涡轮作为航空发动机三大核心部件之一,其气动性能的改善对整个航空发动机的性能提高起着至关重要的作用。基于这一背景,通过对某1+1/2级静/动/静布局的涡轮叶片进行数值模拟,改变第二级静叶周向位置,研究时序效应对涡轮性能的影响。发现时序效应对涡轮上游流场影响微乎其微,对涡轮进口流量和落压比的影响不大,主要影响到涡轮效率。从而说明,在叶片设计初级阶段,可以通过时序效应,调整叶片周向位置,改善涡轮性能。     

高压气体动力源响应特性

设计了高压气体动力源系统,建立了该系统的数学模型,研究了不同初始压力下高压气源的响应特性.结果表明.高压气体动力源系统响应迅速,可以满足高速重载冲击试验机对动力源的要求.该结果为高压气体做为动力源提供了理论依据.     

叶片前缘旋流蒸汽冷却流动和传热的数值研究

通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和标准k-ω湍流模型,数值研究了旋流蒸汽冷却的基本原理,分析了冷气雷诺数和来流温比对流动和传热特性的影响,旨在阐明旋流蒸汽冷却的原理,总结其流动传热的变化规律。在此基础上对无量纲换热系数Nu、雷诺数Re和来流温比φ进行数值拟合,得到旋流蒸汽冷却的传热关联式。研究表明:冷气在旋流腔内的高速转动引起强烈的径向对流运动,使得换热增强;增大雷诺数能够增大冷气的涡量,有效提高旋流腔的换热系数,同时降低阻力系数;增大来流温比使得冷气的涡量增大密度减小,旋流腔的换热系数略有减小,阻力系数显著降低;综合换热因子随着雷诺数的增大而增大,随着来流温比的增大而减小;拟合的传热关联式与数值计算结果吻合良好,可以准确地预测蒸汽旋流冷却的换热系数。     

水下高压气体弹射柱体出筒时尾随气泡的数值模拟

从流体动力学角度研究了文题．整个系统分为气泡流场和外部水流场．气泡流场采用零维模型，且假定内部气体作绝热膨胀运动．水流场模型中，假定流体不可压缩、无粘、无旋，忽略液气界面的表面张力，采用在湿表面和气泡表面布置面源的边界无法求解．气泡表面满足运动学边界条件和动力学边界条件，湿表面满足运动学边界条件，据此求解源强的分布．处理了气泡与裙体相碰问题，在气泡与筒体交接处引入虚环，避免了此处强烈的奇性．计算结果显示，裙体所受压力在很短时间内达到最大值，之后迅速下降到负值．     

高压锅炉给水泵内部流动特征数值仿真

为了在性能试验前预测高压锅炉给水泵的水力性能,在并行计算机系统上应用计算流体动力学（CFD）技术,实现了高压锅炉给水泵整机三维流场数值仿真,计算采用雷诺时均N-S方程以及RNGκ-ε湍流模型．仿真和性能预测结果表明,部分过流部件内部出现局部强烈的漩涡运动,堵塞了流道面积,导致局部流动损耗增加．所以泵的初始模型的扬程、轴功率和效率未达到设计要求,研究结果可以指导部分过流部件结构优化设计,从而改善高压锅炉给水泵的水力性能．