基于cfd蒸汽调节阀流量特性研究之一

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1、第53卷第5期汽轮机技术V0l_53No．52011年1O月TURBINETECHNOLOGYOct．201l基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之一高怡秋，周振东，张李伟(中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200031)摘要：在以往调节阀的设计中，无论是理论计算还是试验研究，都无法准确掌握汽轮机进汽调节阀的调节特性以及流场细节，而数值模拟手段则可填补这一空缺。随着计算机水平以及CFD技术的不断发展完善，利用数值模拟方法来辅助设计成为了当今工程设计的趋势。结合调节阀结构尺寸，阀后喷嘴流量的计算，通

2、过理论公式的推导，与CFD数值模拟相结合，得到了调节阀临界流量、彭台门系数的函数关系，从而得出阀门的流量特性。提供了一种新的阀门设计思路，得到了具有较高精度的阀门特性曲线，结果对今后汽轮机进汽调节阀的研究具有一定的指导借鉴意义。关键词：汽轮机；蒸汽调节阀；调节特性；临界流量分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：1001-5884(2011)05-0328-03InvestigateFluxCharactertoSteamAdjustiveValveThroughCFDMethodGAOYi—q

3、iu，ZHOUZhen-dong，ZHANGLi—wei(The704ResearchInstituteofCSIC，Shanghai200031，China)Abstract：ForfoFITlerdesignofadjustivevalve．nomattertheoreticalorexperimentalresearchallcouldnotmastercharacterandfluiddomainofsteamintakeadiustivevalveindetail．butnownumeric

4、alsimulationmethodcanaccomplishthisintention．AsthedevelopmentofcomputerstandardandCFD(ComputerFluidDynamics)technology，nowithasbeenatrendtouseCFDtobeassistantdesignmethod．ThispapergetthefunctionrelationbetweencriticalfluxandBcoefficientthroughillationof

5、theoryandcombinationofCFDmethodbasedonvalve’Ssizeanddownflownozzle’sflux．Itsuppo~anewmethodtodesignvalvethatcangetamoreaccurateCHIVeanditsresultcanbereferenceoffutoreresearch．Keywords：steamturbine；steamadjustivevalve；adjustivecharacter；criticalflux为可能。数

6、值模拟手段不仅可以节约大量的人力和资金，更0前言可以模拟和捕捉到调节阀真实工作状况下内部流场以及参数的变化和分布规律，使设计者和科研人员对其内部的复杂汽轮机进汽机构通过改变进入汽轮机的蒸汽流量或流流动得到更深层次的认识，进而改进其内部流场结构，降低量参数，从而改变其功率或转速，以适应不同工况的需要。流动损失，最终改善阀门的调节特性及稳定性能。作为汽轮机进汽机构的重要组成部分，调节阀的气动性能和安全性能会对整个汽轮机组的经济性产生直接的影响，因而1研究对象调节阀的设计一直以来受到设计者的重视⋯。调节阀型

7、腔结构复杂，受研究手段限制，长期以来以理论计算和试验研本文以某型汽轮发电机进汽调节阀作为研究对象，通过究作为主要的研究手段。由于调节阀在不同开启位置时，其理论推导并结合数值模拟手段对其进行研究。为满足发电通流面积不是常数，而且阀后压力又随阀门开度变化，关系机组额定参数启动时对流量微调的要求，本文调节阀阀碟采比较复杂，因此通过理论计算准确地得到阀门流量有很大困用梨形阀结构，如图1所示。该阀在开度较小时，流量变化难，而一些文献中给出的经验曲线通常是针对特定的阀门型曲率不大，便于进行低工况时的流量调节。线，

8、其通用性受到限制，且精度和准确度往往难以达到要求；而通过试验研究虽可以得出阀门的总体性能，例如流2阀门特性计算量升程曲线、提升力曲线、阀门损失等特性，但难以了解阀门内部的复杂流动细节。传统的设计手段从模型设计、加工、长期以来，对于调节阀的研究以试验研究为主，通过试试验到数据转换直到真实调节阀工作状态的实物设计完成，验得到特定阀门型线的流量系数、彭台门系数等参数，最终整个过程不仅周期长花费大，而且存在不少的不确定性。得到阀门的流量特性。而针对本文设计的阀门