工业汽轮机主油泵叶轮数值模拟.pdf

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1、索言汔扮娥．19DONGFANGTURBINEl尹刚樊小平王显安吴方松(东方汽轮机有限公司。四川德阳．618000)摘要：主油泵是汽轮机组供油系统中的重要设备，其性能对汽轮发电机组的安全运行有决定性影响。文章针对桌12MW等级的主油泵进行三维数值模拟．研究主油泵叶轮内流场分布情况和性能曲线，为汽轮机润滑油系统的设计和故障诊断提供了理论依据。关键词：主油泵；叶轮；数值模拟NumericalSimulationofIndustriaITurbineMainO_IPumpS‘Imrpe；llerYinGang，Fan

2、Xiaoping，WangXianan，WuFangsong(DongfangTurbineCo．，Ltd．DeyangSichuan618000)Abstract~Mainoilpumpistheimportantequipmentinturbineoilsupplysystem．Theperformanceofthemainoilpumphasade·cisiveeffectonthesafeoperationoftheturbo-generatorunit．Thispapernumericallysimu

3、latessome12MWturbinemainoilpumpSimpeller，studiesthefluiddistributionandperformancecharacteristiccurveandprovidssometheoreticalbasisforturbineoilsystemSdesignandfaultdiagnosis．Keywords：main0ilpump，impeller，numericalsimulation效率、高稳定性和高可靠性⋯。目前主油泵都是按0引言照经验和实验数据进

4、行设计．许多主油泵生产后需要经过反复试验才能达到设计要求．这样就提目前我国汽轮机组多采用双射油器一主油泵的高了生产成本，延长了交货周期。汽轮机润滑油系统。主油泵是汽轮机组供油系统本文就某台12MW机组的主油泵叶轮进行全三中的重要设备．其性能对汽轮机组的安全运行有维数值模拟理论计算．研究其内部流场分布情况决定性影响。工业汽轮机不仅要求主油泵具有大及性能曲线．为主油泵的设计及故障诊断提供一流量．而且要求在较宽的运行工况范围内具有高些理论依据作者简介：尹刚(1982一)，男，下学硕士，主要从事_T业汽轮机概念设计T作

5、。1OJ圣DON言GFA汔NGT论URBI1Nl鬟E．1．1叶轮几何参数2．1数学模型叶轮直径为320mm，出口宽度20mm，叶片出低比转速离心泵稳定运行中叶轮内部近似为口安装角为53．5。，叶片只数7。其结构示意图见图三维定常不可压湍流流动．存在尾涡和二次流等1。现象。RNGK一￡湍流模型适用于流曲率较大、涡旋流、旋转、带弯曲壁面流等复杂流动。考虑Boussinesq~粘性假设．主油泵模拟采用RNGK—s湍流模型。建立控制方程如式(1)所示。+div(pVd~)=di(r删)+(1)式中：一通用变量，取值为1

6、、、、时，分别代表连续、动量；一速度矢量，分量为u、it／、；r厂扩散系数；．s厂源项。具体的取值如表1所示表1式(1)扩散系数和源项的表达式图1某主油泵叶轮图1．2三维建模及网格划分针对该主油泵叶轮模型采用Pro／E软件按1：1比例进行三维建模．将其导入GAMBIT软件。考虑到模型结构的复杂性．因此采用非结构化网格。并对部分区域网格进行加密。网格数量约60万。图2为主油泵叶轮的网格示意图雷话时均方程中笛有速度脉动动量的二r相关项，未知数个数多于方程的个数，为此本次定常计算采用RNGK一8湍流模型来封闭方程组。

7、Oko(Ok一Ot+==_Li)+Gb一(2)‘f鲁篙=去(簧)J+}(⋯GlGk-O#7)(L3j)其中．湍动能生成项为：c,=2v,s一,／图2主油泵叶轮网格吉(等+鼍)为平均应变率常量，方程的模型系数如下：畦DONG“FAN乞GT扮URBIN帐El1010cu=：0-085CI=1．42一Cz=1．68or0．7179O'c=O．71792．2边界条件(1)进口边界条件采用速度进口，在计算区域的进口边界上给定基于泵工作流量的均匀初始速度，假定速度垂直于进口面。对于湍流计算入口湍流取值按水力直径大小及湍流强

8、度给定(5％)。(2)出El边界条件取流动充分发展自由出流条图4主油泵叶轮粟轴向截面总压力分布件(outflow)。从图3、图4可以看出，整个流道上．随着叶(3)壁面条件黏性流动边界采用无滑移固壁。轮转动，叶片对工质润滑油做功．叶片不断地把湍流计算使用标准壁面函数法确定固壁附近流动能量传递给润滑油．转轮叶片的压力面和吸力面，●，■，，■上总压、静压从初端到末口都是随着半径的增大而逐渐升