两种进汽结构气动性能的数值研究.pdf

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1、第58卷第2期2016年4月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．58No．2Apr．2016两种进汽结构气动性能的数值研究王健，刘云锋，马天吟(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：对传统进汽结构和新型切向进汽结构的流场细节进行了数值研究。通过对总压损失系数、阻力系数、马赫数分布以及出ISl截面压力不均匀度的分析，得到数值结果。计算结果显示：与传统进汽结构相比较，新型切向进汽结构本身的气动性能优于传统进汽结构，这包括总压损失小，阻力系数小，出口参数的不均匀度小。另外切向进汽结构可以为其后的压力级叶片提供了更为理想的的进汽条件，从而保证

2、机组的经济性。关键词：汽轮机；切向进汽；CFD；数值模拟分类号：TK263．1文献标识码：A文章编号：1001—5884(2016)02-0093-02NumericalInvestigationonAerodynamicsPerformencebetweenTwoDifferentInletStructuresWANGJian，LIUYun-feng，MATian·yin(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Numericalinvestigationhasbeencarrideoutbe

3、tweentraditionalinletstructureandnewtangentialinletstructure．Numericalresultshavebeenobtainedthroughanalysingthecoefficientoftotalpressureloss，thecoefficientofresistance，thedistributionofMachNumber．theunevennessoftotalpressureontheoutletsurface．Numericalresultsshowthataerodynamicsperfo

4、rmanceofnewtangentialinletstructureisbetterthantraditionalinletstructure．Becausethecoefficientoftotalpressureloss，thecoefficientofresistanceandunevennessoftotalpressureontheoutletsurfaceofnewtangentialinletstructurearelower．Moreover，tangentialinletstructurecouldprovideabetterinletcondi

5、tionforsteam，ensuringeconomyofsteamturbineunit．Keywords：turbine；tangentialinlet；CFD；numericalsimulation0前言随着汽轮机技术的不断进步，超超临界汽轮机功率不断提高，汽轮机制造商对气动效率给予了越来越高的重视。以往工程师们大多比较关注叶型和叶片的优化设计，在此期间产生了许多优秀的理论和产品，如吴仲华院士提出的两相流面理论及王仲奇院士的弯扭叶片理论等。近年来，叶片领域的优化已经臻于完善，工程师们将工作的重点转向对进汽结构和排汽结构的研究。对于进汽结构的研究，肖蕾、方雅丽

6、通过数值模拟方法，对亚临界300MW空冷汽轮机低压进汽部分进行了结构优化，解决了低压进汽段压损偏大的问题¨j。冯增国在计算中通过改变进汽扩张部分的角度、轴向长度等方案，利用多个方案的优化组合，得出了优化结构。“。目前对于汽轮机进汽结构的研究，大多集中在传统结构的优化上，但就不同进汽结构的气动性能的研究却很少。本文通过数值计算的方法，对比了传统进汽结构和新型切向进汽结构的气动性能，为汽轮机进汽结构开发和优化提供了新思路。1计算及分析1．1计算模型如图l所示，左侧为大家熟知的传统进汽结构，而右侧是近年来新开发的切向进汽结构。大量数值研究表明，在对称的结构中，其内部的流场

7、未必对称。所以，为了更加准确地模拟进汽结构内部流场，对其结构进行整体建模。另外出丁汁算收敛陛考虑．将汁算区域的n5f1俺置作了适当的延长一图1进汽结构示意图收稿日期：2016-0】一20作者简介：王健(1985一)，男．硕士研究生，研究员级高级工程师，工程师。现主要从事汽轮机气动优化设计工作。汽轮机技术第58卷1．2网格及边界条件在划分网格时，对于气动参数变化较大的位置进行了局部加密。以保证数值计算的精度。经过比较，网格数量最终确定在200万。在求解三维定常雷诺平均N—S方程组时，数值方法采用总能方程，湍流模型采用标准K—Epsilon模型，对于近壁面区域的流动