百万机组叶片设计的数值验证

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1、图书分类号：TK112学校代码：10213U.D.C：621.3密级：公开工程硕士学位论文百万机组叶片设计的数值验证硕士研究生：张启林导师：韩万金教授副导师：李宇峰高工申请学位：工程硕士学科：动力工程所在单位：哈尔滨汽轮机厂责任有限公司答辩日期：2015年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK112U.D.C:621.3DissertationfortheDegreeofM.Eng.NUMERICALVERIFICATIONOFBLADEDESIGHFORAMILLIO

2、NUNIITSCandidate:ZhangQilinSupervisor:Prof.HanWanjingAssociateSupervisor:LiYufengSeniorEngineerAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:PowerEngineeringAuthorAffiliation:HarbinTurbineCo.,Ltd.DateofDefence:Dec.,2015Degree-Conferring-Institut

3、ion:HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要研制超超临界汽轮发电机组是电力行业实现国家节能减排目标的重要措施之一。为了降低机组的制造成本，其核心部件常常采用大焓降叶片。哈汽公司科技人员通过消化吸收国外先进大焓降叶片设计技术，设计了新型1000MW超超临界机组的大焓降叶片。在将其应用到工程实际之前，急需验证气动性能是否满足设计目标。为此，本文在超超临界百万机组某中压级环境下，数值研究了大焓降静叶片的变冲角和变马赫数特性。数值模拟结果展示，在设计马赫数下

4、和零冲角下，大焓降静叶两端采用后加载叶型，叶中采用前加载叶型，叶片选择这种加载型式，确保了叶栅的高负荷和高效率。气流冲角由-40°向+40°增加，叶片的气动负荷随之增大。在正冲角范围内，冲角增大，引起吸力面前缘局部压力波动加剧，同时最低压力点移向前缘。在负冲角范围，随冲角绝对值的增加，压力面前缘压力发生局部突然降低和升高，吸力面最低压力点变化不大。与零冲角比较，正冲角增加，通道涡量提高，二次流损失增长速率较快，叶栅气动特性迅速恶化。相反，负冲角愈大，通道涡量愈低，边界层损失愈高，后者略微超过前者，叶栅

5、总流动损失缓慢增加。大焓降静叶栅变马赫数的数值考核表明，随着出口马赫数由0.1向0.6增加，吸力面最低压力点位置后移，说明沿叶高叶型的加载型式越来越趋于后加载，每只叶片的气动负荷逐渐减小，整套叶栅气动负荷增大是由于质量流量增长所引起。由于随着出口马赫数的增加，边界层厚度减薄，叶型进一步后加载，叶型损失与二次流损失均降低。从总压损失系数的大小和沿叶高分布的均匀性综合评价，在出口马赫数为0.4时，叶栅气动性能最佳。当马赫数大于0.4，流动进入自动模化区，总流动损失略有增加，这是流量增加引起负冲角增高所致。

6、关键词：大焓降叶片；气动性能；变冲角；变马赫数；数值验证-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractDevelopmentofultrasupercriticalsteamturbinegeneratorisoneoftheimportantmeasurestorealizethenationalenergysavingandemissionreductiontargetsintheelectricpowerindustry.Inordertoreducethemanufacturingcos

7、toftheunit,thelargeenthalpydropbladesareoftenusedinthecorecomponentsoftheunit.Throughdigestionandabsorbingoftheforeignadvancedtechnologyoflargeenthalpydropbladedesign,thescientificandtechnicalpersonnelofHarbinTurbineCo.,Ltd.havedesignedthenewtypeof1000M

8、Wultrasupercriticalunitwiththelargeenthalpydropblades.Beforeapplyingittoengineeringpractice,itisurgenttoverifywhetheraerodynamicperformancemeetsthedesignobjectives.Underamediumpressurestageenvironmentoftheultrasupercritical1000MW