汽轮机动叶栅顶部泄漏流数值分析

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1、第50卷第4期机械工程学报VO1．50NO．42014年2月JOURNALOFMECHANICALENGINEERINGFeb．2014DoI：1O．3901／JME．2014．04．172汽轮机动叶栅顶部泄漏流的数值分析冰曹丽华张冬雪胡鹏飞李勇(东北电力大学能源与动力工程学院吉林132012)摘要：为研究围带对汽轮机叶顶间隙泄漏流的影响，以某汽轮机级为研究对象，采用K-O)SST湍流模型、结构化网格，对无围带及有围带动叶顶部的间隙泄漏流动进行数值模拟，分析间隙流和泄漏涡的形成、发展及其对汽轮机性能的影响。结果表明，无围带时，叶

2、顶间隙泄漏流在叶顶前缘形成顺时针的漩涡，在吸力面附近和尾缘出口形成顺时针的泄漏涡；沿着轴向流动距离的增加，泄漏涡的影响范围逐渐变大。有围带时，叶顶间隙泄漏流在叶顶尾缘附近形成逆时针的泄漏涡。但无论有无围带，与泄漏涡对应的通道涡的旋向都和泄漏涡相反。随着叶顶部间隙的增加，有围带和无围带时的泄漏涡强度都变大，总压损失系数都增加。当叶顶间隙相同时，靠近叶顶处约80％叶高以上的区域内，有围带叶栅出口截面上的总压损失系数均小于无围带叶栅出口截面上相应位置的总压损失系数。关键词：汽轮机；间隙流；泄漏涡；通道涡；数值模拟中图分类号：TK263

3、NumericalAnalysisofTipLeakageFlowinSteamTurbineRotorCascadesCAOLihuaZHANGDongxueHUPengfeiLIYong(SchoolofEnergyandPowerEngineering，NortheastChinaDianliUniversity,Jilin132012)Abstract：InordertOinvestigatetheefectsofshroudonthetipleakageflowinturbinerotorcascades，numeri

4、calsimulationsondiferenttipclearanceleakageflowofunshroudedandshroudedbladeinthestageofasteamturbineareperformed．thesstturbulencemodelandthestruc~regridareadopted．Theformationanddevelopmentoftipclearanceleakageflowandleakagevortex，aswellastheirinfluencesonturbineperf

5、ormanceareanalyzed．Theresultsshowthat，fortheunshroudedrotorcascades，theclockwiseleakagevo~exisformednearthesuctionsideandtrailingedgebecauseofthebladetipleakageflowexiting，andtheincidenceoftheleakagevo~exbecomeslargerfromupsweamtodownstreamoftheblade．Whilefortheshrou

6、dedrotorcascades，thecounterclockwiseleakagevortexisformedonthetopofbladetrailingedge．However,therotationdirectionsoftheircorrespondingpassagevortexarebothoppositefromthatofleakagevortex．Theintensityofleakagevortexandthetotalpressurelosscoeficientsincreasewithincreasi

7、ngthetipclearances．Whenthetipclearanceisthesame，thetotalpressurelosscoeficientsoftheshroudedbladeisalwayslessthanthatoftheunshroudedbladeinanappropriatepositionatthebladetipabove8Opercentbladeheight．Keywords：steamturbine；tipclearanceflow；leakagevortex；passagevortex；n

8、umericalsimulation混，产生了较大的损失uJ。汽轮机高压级的动叶顶0前言部一般都要安装围带，除了调整叶片的频率外，还可以阻止汽流跨叶顶间隙的横向运动，减少叶顶泄汽轮机叶栅通道内的流动损失主要是由涡系漏流所引起的损失。这样，汽流会通过静叶和动叶造成