小型高效蒸汽轮机主汽阀的优化设计

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1、第6期机械设计与制造2015年6月MachineryDesign&Manufacture151小型高效蒸汽轮机主汽阀的优化设计刘红蕊，林峰，郑晓宗，聂超群(1．中国科学院先进能源动力重点实验室工程热物理研究所，北京100190；2．江苏金通灵流体科技有限公司，江苏南通226001)摘要：数值模拟了某小型高效汽轮机主调阀内的全三维复杂蒸汽流场，给出了阀门的整体流量特性曲线，分析了阀门内部流场细节，指出调节阀的喉道附近流场分布不均匀是造成阀f1损失的主要原因。接着对阀碟型线进行优化，优化后的阀门通流

2、量减小，流场内部涡流区大大减小，速度分布不均匀性得到改善，湍动能范围和幅值大幅度下降，这一切表明阀门的效率和稳定性得到很大的提高。最后，实验验证了阀门的通流特性和安全性，为阀门的结构优化设计提供了重要依据。关键词：主调阀．娄值计算；特性曲线；流场分析；改型优化；实验验证中图分类号：TH16；TH122文献标识码：A文章编号：1001—3997(2015)06—0151-03OptimalDesignforControlValveofaSmallHigh—EfficienCySteamTurbin

3、eLIUHong—rui，LINFeng，ZHENGXiao—zong。，NIEChao—qun(1．KeyLaboratoryofAdvancedEnergyandPower，InstituteofEngineeringThermophysies，ChineseAcademyofSciences，Beijing100190，China；2．JiangsuJintonglingFluidMachineryTechnologyCo．，Ltd．，JiangsuNantong226001，China)

4、Abstract：Itll~esCFDtosimulatethei3Dcomplexlowfieldofacontrolvalveappliedtoalittlehigh-efficiencysteamturbineandyestheoverallcharacteristicsCUl~es．Itanalyzesthevalveinternalflowfieldandpointsoutthattheunevenflowfieldofvalvethroatdistributionmainlycaus

5、esflowloss．Thenitoptimizesthevalvediscline，andtheresuhsshowthatflowratedecreases，vo~exregionandthenonuniformityofflowfieldol'egreatlyreduced，therangeandamplitudeo厂turbulentkinet&energydecreasegreatly，allofwhichshowthattheefficiencyandstabilityoftheva

6、lveareimprovedgreatly．Finally,experimentvalidatestheflowcharacteristicsandsafetytheoptimalvalvetoprovidereferenceforthetureresearch《thesteamvalve’sstructuraloptimization．KeyWords：SteamControlValve；NumericalCalculation；CharacteristicCurves；FlowFieldAn

7、alysis；OptimalDesign；ExperimentalVerification1引言较大的特点，这对阀门的流动效率和振动能都有更高的要求。阀门设计结合设计人员的经验和CFD模拟，通过优化阀碟型线主汽阀是蒸汽离开锅炉进入汽轮机做功的必由之路，通过来减小内部流场不均匀性，以达到提高阀门气动性能的目的。最主汽阀改变进入汽轮机的蒸汽流量和压力，进而改变其出力或转后对优化后的阀门进行实验验证，最终完成设计。速，以适应不同工况的需要。长期以来以试验为主的主汽阀研究虽然能够测出阀门的总体性能，但难

8、以了解阀门内部复杂流动细2研究对象和计算方法节，阀门结构的改进往往是根据设计人员的经验进行的，存在一设计将主汽阀与调节阀结合在一起的联合进汽阀，计算时定的不确定性，很难获得更好的结果，直接了影响阀门设计的周选取整个联合进汽阀作为计算对象，用GAMBIT对其进行网格期和效率。近年来，随着计算流体动力学(CFD)和计算机技术的划分。规则区域采用六面体网格，复杂区域采用四面体网格，以充飞速发展，数值模拟手段的应用，加深了阀门设计者和科研人员分发挥各种网格形式的优点，提高计算精度。由于阀门的结构对对其内