汽轮机调节级导叶片前缘优化研究

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1、第54卷第6期汽轮机技术Vo1．54No．62012年12月TURBINEIECHNOLOGYDec．2Ol2汽轮机调节级导叶片前缘优化研究张攀，王鹏，谷晓刚，徐则林，杨涛(1国电科学技术研究院北京电力技术研究分院，北京100081；2北京航天航空大学，北京100091)摘要：对原有调节级导叶进行测绘，基于测绘得到的叶型，用多项式构造不同的前缘形状。通过CFX建立模型，对前缘附近的流动进行了计算分析。通过对不同前缘形状下压力峰和分离泡出现的位置和大小进行比较分析，得到了最优的前缘形状。前缘型线优化后，由于压力峰的减小，分

2、离泡基本消失，调节级中的等熵效率提高了0．31％。关键词：叶片前缘；优化；等熵效率；耗散系数分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1001-5884(2012)06-0442-03ResearchonOptimizationofAdjustmentGuideVaneLeadingEdgefortheSteamTurbineZHANGPan，WANGPeng2，GUXiao—gang2，XUZe．1in，YANGTao(1GUODIANScience&TechnologyResearchInstituteBeijing

3、PowerTechnologyResearchBranch，Bering100081，China；2BeihangUniversity，Beijing100191，China)Abstract：Theoriginalleveladjustmentguidevaneofsurveyingandmapping，basedonsurveyingandmappingofthefoliagegot，withpolynomialstructureofdiferentfrontshape．ThroughtheCFXmodelbuild

4、ing，calculateandanalyzetheflowneartheleadingedge．Throu01diferentpressurepeakunderthefrontshapeandseparationbubbleappearthesizeandlocationofthecomparisonandanalysis，andobt~nedthebestfrontshape．Fronttypelineafteroptimization，duetothedecreaseofthepressurepeak，separa

5、tionbubblebasicdisappearance，andadjustingthelevelofeficiencyincreasedby0．31％andentropy．Keywords：leadingedge；adjustment；isentropiceficiency；dissipationcoeficient得到叶片的三维图形。通过测绘得到原导叶叶型的截面图，0前言如图1所示。、叶片前缘的流动结构对汽轮机的性能有显著的影响，通过对前缘形状进行优化可以提高工质在叶片中的流动效率⋯。当前主流的叶型设计方法几乎都是对

6、吸力面和压力面分别造型，然后在前、尾缘位置用圆弧进行连接，这种设计方法得到的线型在叶身曲线和前、尾缘圆弧连接的位置仅能保证曲线的一阶导连续，即线型的曲率是不连续的。这将导致叶型吸力面侧的前缘附近极易出现吸力峰。吸力峰之后的强逆压梯度和剧烈变化的线型曲率往往使该区域出现流动分离，即所谓的前缘分离泡，叶型边界层的时空演化规图1测绘得到的喷嘴的截面律将随之改变，很可能对气动性能造成难以接受的影响。本文采用基于多项式的造型方法对前缘形状进行造型。本文基于多项式的造型方法来对叶型前缘进行造型，以实现表达式如下：前缘线型与叶身线型的

7、曲率光滑过渡，从而减少叶型损失。通过对不同前缘形状的叶型分别进行数值模拟，分析了前缘詈c=一√，＼／÷c‘(I旦C)／()形状对前缘吸力峰、分离泡以及叶型边界层的影响，进而对其中，坐标原点取在前缘点，为沿叶型中弧线的尺寸，Y为前缘形状进行优化。叶型半厚度，c为参考尺寸，代表多项式。该表达式的第一厂_1叶型测绘与前缘模型构造项√÷决定了该线型在前缘点(=0)过中弧线前缘点(y=0，亦即叶型前缘点)且垂直于中弧线(Y：。一o。)，这确保原喷嘴叶片是直叶片，所以只要得到任意一个截面的几f~,——Eh叶片高、进出口角度等其它结构

8、数据，就可以了该线型具有叶型前缘的形状。表达式第二项sfx1决定收稿日期：2012-05-21作者简介：张攀(1984一)，男，工程师，火电机组节能研究。第6期张攀等：汽轮机调节级导叶片前缘优化研究443了该线型的具体形状，即该前缘的厚度分布、曲率分布等。鉴于对前缘线型需要满足的物理量主要有前缘点曲率半径、前缘线型与