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《中低压缸连通管数值模拟与导流叶片可靠性分析》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、第52卷第4期汽轮机技术VoJ.52No.42010年8月TURBINETECHN0LOGYAug.2010中低压缸连通管数值模拟与导流叶片可靠性分析谭宗立(哈尔滨汽轮机厂有限责任公司,哈尔滨150046)摘要:对中低压缸连通管内某典型导流叶片形式进行了定常计算,从而得出连通管内的流动具有非定常特性。为进行非定常计算,确定了非定常的周期,从非定常结果分析了导流叶片上压力周期性变化,进一步分析了影响叶片可靠性的主要因素是非定常性引起的共振。关键词:中低压缸;连通管;导流叶片;非定常;可靠性分类号:~232.4文献标识码:A文章编号:1001-5884(2010)04-0247-03Numeri
2、calSimulationofCommunicatingPipeBetweenIntermediatePressureandLowPressureCylindersandReliabilityAnalysisoftheGuideVanesTANZong.1i(HarbinTurbineCompanyLimited,Harbin150046,China)Abstract:Thepapersimulatesatypeofguidevaneofcommunicatingpipebetweenintermediatepressureandlowpressurecylinderswithnumeric
3、alstaticmethod,getthattheflowhastransientcharacteristic.Toproceedtransientflowsimulation,ascertainstheperiodictime,analysesthepressurechangesontheguidevaneprofilesthroughthetransientresuhs,obtainsthatsympatheticvibrationisthemajorfactoronreliabilityofguidevane.Keywords:IP·LPcylinders;communicatingp
4、ipe;guidevane;transient;reliability0前言在大型蒸汽轮机组中,中压蒸汽通常经过中低压连通管被分配到两个低压缸中,并且蒸汽在连通管中流动至少要经历两次90。角折转。为了减少流动损失,通常在每个弯角处增加一组由许多叶片组成的导流叶片环,使汽流平稳地改变方向。普朗特在研究弯角流动时也指出,导流叶片可以减少防止了尖角处的分离⋯。当流体通过弯管时,流动方向的改变就会引发离心涡流现象,还会造成流体内产生湍流,这种变化不仅仅会产生噪声、振动、失稳,严重时甚至导致叶片断裂一。本文针对图1这种典型的导流叶片的连通管设计,通过数值模拟来分析连通管内的非定常特性以及影响导流叶片图
5、190。弯头内导流叶片设置_2J可靠性的因素。化,这说明了连通管内的流动具有周期非定常性,为此对流场进行定常分析确定周期性的原因。1几何模型图4显示了连通管内整体的速度矢量及流线。很明显,在导流叶片环2下游由于类似蒸汽绕流凸台的流动而形成图2是中低压连通管模型,图2(b)中3个位置所用导流了较大尺度的旋涡,此大尺度旋涡运动不稳定,因此也将导叶片形式相同。叶片厚度为6mm,叶片两端直接连接于管致连通管内流动的非定常性。在亚音流动状态,此处的不稳壁,各有20只叶片。定旋涡运动将影响上游流动状态,这也是导流叶片1上压力波动的来源之一。2定常结果分析图5显示了蒸汽绕流导流叶片2以及导流叶片环2的三维
6、流动情况。由于导流叶片环2外壁下游的非稳态旋涡图3是定常计算收敛过程。从图可见,残差存在周期变尺度很大,而至低压出口1的内管壁的旋涡尺度较小,因此收稿日期:2009-05-28作者简介:谭宗立(1956一),男,高级工程师,现任哈尔滨汽轮机厂有限责任公司副总经理。汽轮机技术第52卷区域3区域2区域1圆柱绕流。绕流凸台形成大尺度旋涡,而圆柱绕流则不停地产生涡的脱落效应,因此导流叶片环2下游的大尺度旋涡是非稳态旋涡。中压)连通管整体图6导流叶片环2下游水平截面的速度矢量及流线一一曩3非定常流动分析)局部放大通过上面的分析,连通管内的流动周期性主要来源于两个方面,一个是大尺度旋涡的不稳定运动,另一
7、个是气体绕图2中低压连通管模型流导流叶片时产生的小尺度尾部脱落涡。通常对于定常计算,物理时间尺度的给定一般采用公式L/U,对于本计算,如1×10果取为最大管道长度,取管道平均速度,则L/U值大概是1.Os左右。由于实际的流动中一般不会为最大长度,因1X100此物理时间尺度通常小于上述值,大致估算在0.5S,此时间值可暂定为大尺度旋涡的不稳定运动周期。不过,小尺度叶趔l×加片尾涡的脱落周期明显小于大尺度旋涡运动
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