汽轮机中压排汽蜗壳流场数值模拟比较

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1、第40卷第4期Vo1．40No．42011年l2月Dec．2011汽轮机中压排汽蜗壳的流场数值模拟比较吴仕芳，唐宁，忻建华，朱斌(1．上海交通大学机械与动力工程学院，上海200030；2．上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂，上海200240)摘要：对两种不同结构的汽轮机中压排汽蜗壳流场进行了数值模拟，对其流动损失状况进行了比较分析，通过对比计算结果得出了流动损失产生的原因，为汽轮机中压排汽蜗壳的优化设计提供参考。关键词：汽轮机；排汽蜗壳；流场；数值模拟中图分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1672—5549(2011)04—0

2、267—04ComparisonofNumericalSimulationforIPExhaustHoodinSteamTurbinesWUShi-fang，TANGNing，XINJian．hua，ZhuBin(1．SchoolofMechanicalEngineering，ShanghaiJiaotongUniversity，Shanghai200030，China；(2．ShanghaiElectricPowerGenerationEquipmentCo．，Ltd．ShanghaiTurbinePlant，Shanghai2002

3、40，China)Abstract：NumericalsimulationwasmadetoanalyzetheflowlossesfortheflowfieldofIPexhausthoodintwodifferenttypesofsteamturbine．Thereasonofflowlosseswasconcludedthroughcalculationresuhs．Thus，itprovidesreferenceforthedesignofsteamturbineIPexhausthoods．Keywords：steamturb

4、ine；IPexhausthood；flowfield；numericalsimulation现代汽轮机的通流设计不仅体现在汽轮机叶研究对象，对这一通流区域的流场进行了数值模片的不断优化设计中，还应特别关注主汽阀到凝拟，为优化设计提供参考。汽器之间的所有汽轮机部件中蒸汽流动的能量损失。在汽轮机中压排汽蜗壳区域，汽流有大角度1中压排汽蜗壳的计算模型的折转，产生强烈的周向和径向压力梯度，在排汽缸中形成漩涡导致流动损失增加¨j。因此，要提1．1模型建立高汽轮机的工作效率，对中压排汽蜗壳流场的气图1为模型一的中排三维模型，图2为模型动分析是有必

5、要的。本文以上海汽轮机厂两种不二的中排三维模型；从图1、图2可以看出，这两同结构的660MW等级汽轮机的中压排汽蜗壳为种排汽蜗壳在结构上存在较大的差异：中压摊汽翻内撑静内缸的水直法羔抽汽臼图1模型一的中排三维模型图2模型二的中排三维模型收稿日期：2011—03—11修订日期：2011—09—29作者简介：吴仕芳(1981一)，女，2004年毕业于重庆大学热能与动力工程专业，大学本科，工程师，现攻读上海交通大学动力工程专业工程硕士，目前在上汽设计研究所从事汽轮机本体的设计研发工作。$lli团第4期汽轮机中压排汽蜗壳的流场数值模拟比较(1)

6、模型一为高中压合缸结构，中压蒸汽经挡汽流的障碍物，结构较复杂。过单侧中压叶片通流后进入中压排汽蜗壳，然后1．2网格模型和边界条件大部分蒸汽再由顶部左右对称的2个中压排汽口根据模型一和模型二中压排汽蜗壳的实际结排出，小部分蒸汽由底部左右对称的2个中压抽构，采用UG软件分别对这两种中压排汽蜗壳的汽口排出。中压排汽蜗壳由外缸的蜗壳内表面和内部流场进行三维建模。为了便于计算的收敛，中压静叶持环的外表面组成，整个中压排汽蜗壳在中压排汽进口段和抽汽段进行了一定的延伸。型线光滑。两种排汽蜗壳流场的计算模型采用ANSYSICEM(2)模型二为高、中压缸

7、分缸结构，中压蒸汽—CFD软件进行网格划分，并采用流场壁面棱柱经过两侧中压叶片通流后进人中压排汽蜗壳，然网格和流场内部四面体网格的混合网格模型，能后大部分蒸汽再由顶部的1个中压排汽口排出，够更好地从物理意义上模拟近壁面流场和内部流小部分蒸汽由底部的1个中压抽汽口排出。整个场。如图3和图4所示，由于模型二中排蜗壳的中压排汽蜗壳由外缸的内表面和内缸的外表面组整体流域要大于模型一，因此网格划分以后，模型成，在腔室内有中压进汽口、中压抽汽口、中压内二的节点数约为20万个，192的节点数约为l5缸水平法兰、内缸的垂直肋筋、内缸支撑搭子等阻万个。4

8、图3模型一的网格模型和边界图4模型二的网格模型和边界不由于中压排汽蒸汽属于过热蒸汽，因此基本(1)进口边界条件：进口总流量344．154kg／s，物理模型可以简化为定常、不可压缩、全三维的粘静温均为277．