具有除湿槽透平级湿蒸汽两相流数值模拟的研究

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1、国内图书分类号：TK26学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文具有除湿槽的透平级湿蒸汽两相流数值模拟研究硕士研究生：张威导师：韩万金教授申请学位：工学硕士学科：动力机械及工程所在单位：能源科学与工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK26U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringNUMERICALSIMULATIONONTWO-PHASEFLOWINTHETUR

2、BINEWITHDEHUMIDIFICATIONSLOTSCandidate：ZhangWeiSupervisor：Prof.HanWanJinAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：PowerMachineandEngineeringAffiliation：SchoolofEnergyScienceandEngineeringDateofDefense：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinIn

3、stituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要汽轮机末级及末级静叶栅一直在湿蒸汽状态下工作，湿蒸汽中的水滴密度要远大于干蒸汽的密度，在流动过程中，水滴速度较小，并且会偏离主流方向，以一定角度打击在动叶上，这不但会影响动叶旋转，降低效率，还会对叶片表面造成冲蚀，严重时甚至影响机组的安全性。因此，分析末级叶栅通道内的流动情况，掌握湿蒸汽中水滴的各种参数分布规律，采用相应的除湿方法，对于提高汽轮机组效率、安全可靠性具有非常重要的意义。首先，以某凝汽式汽轮机组的末级为研究对象，采用商用数值模拟软件

4、NUMECA对原型静叶级（Old型）和改型静叶级（New型）两种计算方案的叶栅流道内湿蒸汽流动情况进行了全三维数值模拟。计算结果表明，在汽轮机的末级中，汽流参数沿叶高的变化很剧烈，在动叶根部和顶部区域，湿蒸汽的流动偏离了设计工况，动叶进口出现了较大的负冲角，导致动静叶片缘线匹配偏差较大，这一点在Old型和New型末级表现的都很明显。接着，对单个静叶栅通道进行网格加密，将计算结果与粗网格计算所得的结果进行比较并对其进行修正，获得更加精确的压力分布和湿度分布情况，对不同湿度的蒸汽出现的区域进行了详细的分析。结果表明：静

5、叶栅中气流大湿度区域集中于流道中后部，压力面湿度区呈现后仰式条形分布，在此位置中上部开设后仰除湿槽，可以凝结水滴，达到较好的除湿效果。最后，对静叶叶片设置了除湿槽结构，利用商用软件CFX5对叶栅通道内的流动情况进行仿真模拟，重点考察了三类不同直径的水滴（直径分别为10μm、50μm、100μm）的分布规律，分析这种分布规律产生的原因并考察了除湿槽结构对于整个流场流动情况的影响。结果表明：末级静叶片压力面的中后部是凝结水滴沉积形成水膜的区域，在那里设置除湿槽可减少或消除二次水滴。而除湿槽设计的关键是沿槽轴线形成负压梯

6、度，这可以借助不同叶高汽流膨胀度不一致来自然达到，即将除湿槽设计成“后仰”式。关键词：末级叶栅，湿蒸汽，水滴，湿度，除湿槽-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThelaststagebladesandstatorsalwaysworksinwetsteamcondition,thedensityofdropletsismuchlargerthanthatofsteam,whileintheflow,thereisasmallervelocityofdroplets,andthedirectionof

7、dropletswillhaveadeviationfromthatofthemainflow,andhitthebladeswithacertainangle,whichwillnotonlydelaytherotationofblades,decreasetheefficiency,butalsohaveanerosiononthebladessurfaces,evenaffectthesafetyofsetinaseriouscondition.Therefore,analyzingtheflowcondit

8、ioninthepassageoflaststage,gettingthedistributionruleofeachparameterofdropletsinwetsteam,applyingrespectmoistremovingmethodwillhaveasignificantmeaningtoimprovetheefficiencyandsafet