大焓降弯扭静叶设计理念及增荷设计研究.pdf

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1、第59卷第3期2017年6月汽轮机技术TURBINETECHNOLOGYV01．59No．3Jun．2017大焓降弯扭静叶设计理念及增荷设计研究孙忠民1，鞠凤鸣1，丁莹1，韩万金2(1哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046；2哈尔滨工业大学能源科学与工程学院，哈尔滨150001)摘要：采用叶片几何成型参数化方法，对沿叶高变负荷设计的大焓降弯扭静叶片的成型要素进行了拆分，并对拆分得到的近似直叶片和原型弯叶片流场进行了数值模拟。结果证明，大焓降弯扭静叶负荷沿叶高的变化是叶片积迭线正弯曲造成的。以此为基础，对大焓降弯扭静叶进行了增荷设计，进一步证明采用大焓降弯扭静叶设计理念，

2、对增高叶片气动负荷和控制二次流是有效的。关键词：大功率汽轮机；大焓降叶片；设计理念；增荷研究分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1001-5884(2017)03-0177-03StudyonDesignConceptandLoad—increasingDesignofStatorBladeswithLargeEnthalpyDropSUNZhong-minl，JUFeng-ruing‘，DINGYin91，HANWan-jin2(1HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China；2ScoolofEnergyScience

3、andEngineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbin15001，China)Abstract：Usingtheparametricmethodofbladegeometricalmodeling，theimportantformingelementsofthebendingandtwistingbladewithlargeenthalpydropweresplitintodifferentparts．Asaresult，theapproximatedstraightbladesandprototypecurvedbladeswere

4、obtainedrespectively，andtheirflowfieldsweresimulatednumerically．Theresultsofthenumericalsimulationshowthatthechangeoftheaerodynamicloadiscausedbythebladeswiththepositivelycurvedstackinglines．Basedonthis，thedesignoftheincreasingloadofthestatorbladewithlargeenthalpydropiscarriedout，anditisfurt

5、herprovedthatthedesignconceptforthebendingandtwistingbladewithlargeenthalpydropiseffectivelyusedtoincreasetheaerodynamicloadandcontrolthesecondaryflow．Keywords：highpowersteamturbine；largeenthalpydropblade；designconcept；loadincreasing0前言大量数值与实验研究表明¨。3J，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司(下称哈汽公司)在大功率汽轮机的大焓降弯扭静叶的设计中

6、，使用了沿叶高改变气动负荷的设计理念，即在叶片两端跨叶片截面叶型是后加载的，气动负荷低；而在叶中叶型是前加载的，气动负荷高。这种设计理念，即能满足控制端区二次流强度，又能达到高气动负荷的双重设计目标。分析大焓降静叶的几何成型方法，可以看到其成型三要素为[43：(1)以周向正弯为主的有少许轴向弯的尾缘积迭线；(2)沿叶高变化的叶型；(3)叶型绕积迭线的少量扭曲。由于叶片的扭曲和轴向弯相对很小，可以近似地认为叶片由两个方法成型：一为跨叶片截面叶型沿叶高的变化；二为诸截面沿叶高的尾缘正弯积迭。因此，大焓降静叶气动负荷沿叶高的分布规律，既可能是跨叶片截面叶型沿叶高不同造成的，也可能是叶

7、片正弯的结果，还可能是两者的综合。要确定那一种可能成立，需要对成型要素进行拆分，这就必须借助王吐丘且何参数化成型。收稿日期：2017-01．26经过国内外同行的努力，高负荷叶片的流动效率已达到很高水平，在提高效率方面可挖掘的潜力不多，研究热点已转向进一步提高负荷限“。弄清大焓降的设计理念，可为进一步提高大焓降叶片的气动负荷提供技术支撑。1叶片几何参数化成型大焓降叶片是涡轮高负荷叶片在汽轮机中的应用，总结国内外同行对大焓降静叶的风洞试验与数值模拟研究结果能够发现，影响跨叶片截面气动负荷沿叶高分