不同叶型静叶片固体颗粒磨蚀比较研究

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1、第52卷第1期汽轮机技术V01．52No．12010年2月TURBINETECHNOLOGYFeb．2010不同叶型静叶片固体颗粒磨蚀的比较研究李宇峰，韩万金(1哈尔滨工业大学能源学院，哈尔滨150001；2哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：针对某超超临界机组具有3种不同型线的喷嘴进行固体颗粒磨蚀的数值研究，采用气固两相模型进行了全三维数值模拟，比较了不同叶型条件下固体颗粒的运动规律。研究结果表明，具有较小节距、较大前缘直径和缓慢变化的叶片型线曲率都可以削弱微粒的一次性直接撞击和固粒的集中分

2、布。为削弱固粒磨蚀必须根据具体的粒子直径参数来选择合适的叶型几何参数。关键词：叶片；气固两相；磨蚀；数值研究分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：11301-5884(2010)01-0039-02NumericalInvestigationonSolidParticleErosionofDifferentNozzleBladesUYu-feng，HANWan-jin(1SchoolofEnergyScience&Engineering，HarbinInstituteofTechnology，Harbi

3、n150001，China；2HarbinTurbineCompanyHmited，Harbin150046，China)Abstract：Solidparticleerosionhasbeeninvestigatedforthenozzleswiththreebladeprofilesinanultra—supercriticalsteamturbinecontrolstage．Theanalysisadoptstheparticlediscretephasemodelandthethreedimension

4、alNSsolver．Theinvestigationisfocusedonthesolidparticleerosionrateofthethreenozzles．Itshowsthatthesmallerpitch，thelargerleadingdiameterandtheslowly—changingprofilecurvatureareallabletoweakentheprimaryimpingementandconcentrateddistributionofthesolidparticle．Pr

5、operbladeprofileshroudbeselectedbasedonthespecificparticlediametertoreduceerosion．Keywords：blade；gas-solidtwo-phase；solidparticleerosion；numericalsimulation材料质量。磨损率公式详见文献[9]。0前言表1计算方案及气动参数超超f}缶界锅炉的过热器、再热器、主蒸汽和再热蒸汽管道内表面剥离的微型固体颗粒，会随着蒸汽进入汽轮机。固体颗粒以蒸汽的速度通过汽轮机的通流部

6、分时，会造成喷嘴和动叶损伤J。超超临界机组高压第一级喷嘴、中压第一级喷嘴的固体颗粒磨蚀现象比较严重。因此，本研究中采用气固两相流动的数值模拟方法『．，模拟了哈尔滨汽轮23种叶型计算结果的比较机厂拟用于超临界、超超临界机组的喷嘴叶栅，探讨固体颗粒对这类叶栅的侵蚀问题。计算中，高压级有3种静叶型图2表示固体颗粒在叶片表面上的磨蚀率。总的来看，线，分别以73A、Self、mith表示这3种叶型方案，计算中采用固体颗粒对叶型表面的侵蚀，主要出现在叶栅流道后部的壁商用计算流体力学软件CFX—TASCflow，对叶栅流场进

7、行了面上，其中压力面的后部最为严重，吸力面轻一些或者甚至详细的全三维数值模拟，重点讨论了固体颗粒对叶栅壁面的没有侵蚀作用。对于压力面，在叶栅50％轴向弦长之前，固磨蚀问题。体微粒对叶栅的磨蚀效果比较弱，50％弦长之后到出口磨蚀作用逐渐增加，在流道的后部最为严重。叶栅压力面后部壁1计算的几何和气动参数面的磨蚀沿叶展方向的分布也是不均匀的，在中部偏上的地方磨蚀最为严重，中部偏下的地方稍微轻一些，呈斜坡状。计算中，高压级有3种静叶型线，分别以73A、Self、mith对于吸力面的磨蚀，应该注意到来自压力面5O％一70

8、％弦长表示这3种叶型方案，只对静叶进行了计算。这3种方案的处的反射微粒。在压力面50％一70％弦长处的微粒经过压三维叶型如图1所示。主要的气动参数见表1。磨损率定义力面反射后，可以撞击到相邻叶栅的吸力面。对于塑性材在望位盟回凼，题拉佳田壬墼位面积物体表面所切削掉的料，在冲击角为30。时有最大磨蚀率，因为塑性材料在低角度收稿日期：2009-09-22作者简介：李宇峰(1972一)，男，黑