汽轮机低压排汽缸内流场数值模拟研究

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1、汽轮机技术Vo1．56No．1第56卷第5期2014年l0月TURBINETECHNOLOGYOct．2014汽轮机低压排汽缸内流场的数值模拟研究宋震，胥建群，孙利鹏(东南大学能源热转换及其过程测控教育部重点实验室，南京210096)摘要：利用fluent软件对汽轮机低压排汽缸进行数值模拟，分析排汽缸内部流场特性、涡系分布；利用CFD—POST软件分析排汽缸内部气动性能参数及其分布，并与流场分布进行对比，获知其压力损失来源。研究结果表明：通道涡是造成排汽缸内部能量损失最主要的原因；分离涡分布虽然小于通道涡，但是其最主要的

2、影响是造成扩压管扩压性能的下降；其它涡系结构分布远离主流，影响较小。为排汽缸的优化设计提供基础。关键词：汽轮机；排汽缸；数值模拟；涡系分布分类号：TK263．5文献标识码：A文章编号：1001—5884(2014)05-0351-03NumericalSimulationoftheLow-pressureExhaustHoodofSteamTurbineSONGZhen，XUJian—qun，SUNLi—peng(KeyLaboratoryofEnergyThermalConversionandControlofMini

3、stryofEducation，SoutheastUniversity，Nanjing，210096)Abstract：ThispaperuseFluenttotakethenumericalsimulationfortheexhausthood．Analysistheinternalflowfieldchar—aeteristiesoftheexhausthood，andthedistributionofthevortex；useCFD—POSTtoanalysesthepneumaticparameters，andc

4、ontrastwiththeflowfield，gettheoriginofthepressureloss．Theresultsshowthatthepassagevorticesarethemajorsourcesofenergyloss；therangeofseparationvorticesissmallerthanpassagevortices，butthiermajorinfluenceisdepress—ingtheabilityofpressurerecovering；othervorticesapartf

5、rommainstream，andtheirinfluenceisweak．Thispaperprovidefoundationfortheoptimizedesignoftheexhausthood．Keywords：steamturbine；exhausthood；numericalsimulation；distributionofthevortex的原因，为优化排汽缸设计提供了基础。0前言1数值计算汽轮机低压排汽缸将低压缸末级排出的蒸汽引导入凝汽器中，回收末级出口蒸汽的余速动能，提高蒸汽的静压，是1．1物理模型’机

6、组通流部分的重要部件。文献[1，2]表明，在600MW大型笔者研究的排汽缸模型与某型号汽轮机低压排汽缸比汽轮机机组中，排汽损失占整机焓降的2％，如果能够有效地例为1：1。图1为排汽缸外观示意图，图2为排汽缸内部结将这部分排汽损失回收利用，则能够一定程度的提高机组热构示意图。如图所示，排汽缸主要是由扩压管和蜗壳组成，效率。其中扩压管的主要组成部件为内导流环和外导流环。建模目前对排汽缸流动特性的研究方法主要包括实验研究和数值研究。实验研究的结论可信度较高，但是时间、成本投入较大，另外在后期对模型的修改比较麻烦，因此，目前实验

7、研究主要是作为数值研究的辅助验证工具。数值研究方法有周期短、成本低、可视化程度高等优点，逐渐成为其主要研究方法。有学者采用Fine／Turbo软件对某排汽缸进行数值模拟发现了在排汽缸内存在通道涡、端壁涡、分离涡等涡系的存在，但是该方法对于流场可视化效果并不好，模型适应性差。排汽缸的优化结果在实际应用中应用较差，其中重要的原因就是优化前获得的排汽缸流场与实际结果有较大偏离，从而影响了优化结果的可靠性。因此，使用被广泛应用与流场模拟的fluent软件对排汽缸内的三维流动进行数值摸拟，揭丞挂缸内的基奎流场结构，进而分析产生损失

8、图1排汽缸模型外观示意图收稿日期：2014-05．30作者简介：宋震(1989一)，男，在读硕士研究生，研究方向：汽轮机流场三维模拟。366汽轮机技术第56卷图6所示的三维谱图，也是以归一化幅值谱为特征值，表1对应各典型故障的中间对比矩阵的均值绝对值和方差试验模拟的另外一次支座松动故障的特征值矩阵，在这里作故障类型对