f级燃气轮机转子空气系统计算研究

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1、第52卷第6期汽轮机技术V0I_52No．62010年l2月TURBINETECHNOLOGYDec．201OF级燃气轮机转子空气系统计算研究冯永志，于宁，卜一凡(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：根据传热学和流体动力学理论，对燃气轮机空气系统流体动力学的计算方法进行了研究。得到了燃气轮机空气系统相关参数的汁算模型。该方法易于理解，与模拟结果符合较好，计算精度满足实际工程分析需要。关键词：燃气轮机；空气系统分类号：V232．4文献标识码：A文章编号：1001-5884(2010)06-0413-02ResearchonAerod

2、ynamicsCalculationofFClassGasTurbineRotor’SSecondaryAirSystemFENGYong—zhi．YUNing．BUYi—fan(HarbinTurbineCompanyLimited，Harbin150046，China)Abstract：Basedonthetheoryofheattransferandhydrokineties，theaerodynamicscalculationmethodsaboutgasturbinesecondaryairsystemwerestudied．Thecal

3、culationmodelontherelateparametersofgasturbinesecondaryairsystemhasbeenobtained，showingthatitiseasytounderstand，It’Sresultaccordwellwiththesimulationandthecalculationaccuracymeettherequirementofactualengineeringanalysis．Keywords：gasturbine；secondaryairsystem统的简化模型图，网】为这种简化模型的一

4、个例子。0前言简化图节点、节流单元、腔室3部分组成，每个节点包含流量、压力、温度等参数，节流单元和腔室包含自身结构的燃气轮机的空气系统通常是从压气机的适当位置抽取压力损失特性和温度变化特性。气流经过单元和腔室流动空气，通过各种流动结构元件(孔，管路，气封和腔室)按设计参数发生变化，变化规律符合动量方程和连续方程，将所有的流路及要求的流动参数(压力、温度、流量)流动，并完成冷单元的方程联立求解即可得到各节点的参数值。却透平转子、静子及叶片等各项功能，最后从确定的主流道的若干部位排出与主流汇合或直接泄漏到机体外部排人大2空气系统计算的数学模型气。因此，

5、空气系统是由各种不同功能的流路串联和并联的网络系统组成的。一个由n个节流单元和个腔室组成的空气系统，其温燃气轮机空气系统流体动力学计算的目的就是在给定度、压力、流量可通过m+n维由动量方程、连续方程、能量方的几何参数、边界条件以及其它有关原始数据的条件下，计程组成的非线性方程组来描述。换句话说，空气系统的数学算出燃气轮机各空气系统所有流路的流量分配，气流沿程各模型为一非线性方程组，其通用表达式为：腔室或部位的压力、温度分布。为进一步热分析、强度与寿(X)=0，i=1，2，⋯，n+m(1)命计算以及轴向力压力平衡计算提供原始数据。因此，空气系统的特性

6、分析问题，最终可归结为非线性方程组的求解问题。本文从传热学和空气动力学理论出发，总结空气系统流2．1连续方程体动力学计算方法’，在此基础上编写求解程序。并以F在整个流路网络中，每个单元的进口和出口都是节点，级燃气轮机压气机某级抽气管路为算例进行计算。通过与每个单元流路的流量非线性的取决于它上下游节点的压力，模拟结果的对比验证了方法的可靠性。对于任何内部节点冷气流量平衡并满足连续条件，即1空气系统模型简化m=0，=1，2，⋯，n(2)对于边界节点由压力边界条件恒等式取代流量连续方任意一个空气系统，均可以抽象成由节流单元和腔室组程成的流路网络。进行流体

7、动力学分析首先要绘制空气系_I)=(3)收稿日期：2010-05—10基金项目：国家863计划重型燃气轮机重大项目资助(项目编号：2008AA05A302)。作者简介：冯永志(1974一)，男，黑龙江巴彦人，硕士，研究方向为涡轮机。414汽轮机技术第52卷l014l9图1空气系统简化模型图式中，Pb,c为边界节点压力。2．2动量方程对每个单元上从进口到出口的压力损失与单元质量流量的关系为：一=×—厶(、D，1，(4)其中，P、P。为进出口压力；为单元流阻系数为单元内流体的平均密度；m为单元的质量流量；F为单元流道截面面积。当该单元处于旋转状态时，流

8、体与旋转部分接触，由于摩擦会使气流形成一些涡旋，通常还要考虑这种由于离心力的影响而引起的压力却变化，此时式(4)改写为：P