新型余热利用透平（trt）原型与优化设计气动特性数值研究

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1、第2期刘长春等：新型余热利用透平(TRT)原型及优化设计气动特性的数值研究105由于原型TRT的静叶在大部分叶高位置流动比较合理，表3改型前后涡轮效率对比只是在两个角区存在一定程度的低能流体堆积，采用小角度的正弯可以获得一定程度的改善效果。特别是第1级静叶，采用正弯后，效率最大提高了约0．25个百分点，同时效率变化更加平缓。但鉴于实际TRT运行可能要考虑全关的工况，因此，是否采用弯叶片还需要进一步考虑安全、成本等诸多因素。采用弯叶片后会对TRT的性能起到一定的改善作用，但涡轮各级的负荷，内外端壁上吸力面与压力面压差大小和沿效果并不明

2、显。对于多级涡轮的设计和优化过程，必须采用相对轴向位置的分布与横向二次流强度直接相关。另外吸多级整体优化的设计方法。力面沿轴向的逆压梯度位置和逆压梯度强度直接影响到叶表3所示为改型前后涡轮效率变化，通过改型后涡轮效型损失，调整叶栅内静压分布也是通常叶栅改型优化设计的率有了明显提高，涡轮总效率提高了接近2％，但改型设计后工作重点。动叶出口的余速有所提高，使以出口静参数计算的流动效率第1级静叶叶型改型设计主要是降低了静叶负荷，从图提升不明显，应通过合理的出口排汽道设计，最大程度地利中可以看到改型后静叶压力面与吸力面间的压差明显降低，用涡

3、轮出口余速进一步提高涡轮效率。静叶进出口的落压比也有所减少。通过降低第1级叶栅的如图5所示为改型设计前后各级叶栅沿根、中、顶3个做功量可以缓解叶栅内的二次流损失，提高叶栅效率。叶高叶型的静压分布。由于吸力面与压力面的压差代表了1．1_E}{_●1．01J_●：’0．9--．、：、-：E_、～．：、_l0．8；、，!土__．、。-l’．0．7ORIl¨l：：0．61I一一一0uRrT1lOPT1：．I：}t0．5)。B)(1BⅪB第一级静叶5％叶高第一级静叶50％叶高第一级静叶95％叶高0．90．90．91■。-～。0．80．8，：÷

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6、叶50％叶高第二级动叶95％叶高图5改型前后沿各级叶栅不同叶高叶型静压分布对比106汽轮机技术第56卷第1级动叶叶型是整个优化设计的重点，从图中可以看所增加。但尽管第2级涡轮的动叶负荷有所提高，但通过对到，改型后动叶内的正冲角基本消失，在动叶的根、中、顶3叶型合理的优化推迟了吸力面最低压力区域位置，使得虽然个位置冲角状况都得到了明显的改善，叶栅内横向二次流强级负荷有所提高，但叶型损失没有发生明显变化。度降低，吸力面逆压梯度的位置向后推移，逆压梯度强度也通过降低第1级涡轮负荷，提高第2级涡轮负荷使两级有所降低。通过以上对流场结构的优化

7、后，动叶内叶型损失涡轮焓降分布更合理，提高了涡轮的整体性能。由于第2级和二次流损失得到明显降低。由于第1级动叶是整个涡轮涡轮负荷提高，随之增加第二级涡轮出口的余速，因此在整中流动损失最大的一级，降低这一级的流动损失将使涡轮性体设计中应采用合理排气通道设计，以便利用涡轮出口余速能得到明显提升。动能。由于第2级涡轮静叶流动损失不大，冲角也较为合理，图6表示改型前后TRT效率变化。从图可以看到，在低没有对其进行重新优化，因此级的负荷没有发生明显变化，压工况TRT的效率得到明显提高，最大效率提高达到2％。仅由于上一级负荷减少，使其静压有所提

8、高。而在高压工况，在大部分工况下TRT的效率都有所增加，只在第2级涡轮的动叶设计中，工作重点是提升级负荷，是在一些负荷较小的工况TRT的效率略有降低。由于小负以分担第1级涡轮的负荷。从图中可以看到，改型后在优化荷工况TRT出功仅为1M