汽轮机叶顶间隙汽封内泄漏流动的数值研究.pdf

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1、2014年12月润滑与密封Dec．2014第39卷第l2期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．39No．12DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．12．002汽轮机叶顶间隙汽封内泄漏流动的数值研究曹丽华李盼胡鹏飞李勇(东北电力大学能源与动力工程学院吉林吉林132012)摘要：采用计算流体动力学软件分析某汽轮机高压级叶顶汽封内的泄漏流动特性及泄漏流在级后与主流的掺混过程，并比较有无汽封情况下间隙流场的气动性能。结果表明：汽封间隙内充满复杂的涡运动，使泄漏流的动能得到充分的耗散，且齿数增加可使

2、耗散更加充分；增加叶顶汽封装置可有效降低级后间隙泄漏流与主流的掺混损失，增加汽封齿数能够在一定程度上削弱级后掺混带来的流动影响。关键词：叶顶问隙；汽封；耗散；泄漏特性中图分类号：TK26文献标识码：A文章编号：0254—0150(2014)12一OO6—6NumericalAnalysisofSealLeakageFlowinSteamTurbineRotorCascadesCaoLihuaLiPanHuPengfeiLiYong(SchoolofEnergyandPowerEngineering，NortheastChinaDian

3、liUniversity，JilinofJilinProvince132012，China)Abstract：ACFDsoftwarewasusedtoresearchthecharacteristicsofleakageflowandtheprocessesofmixingbetweenleakageflowsandmainflowsonthedownstreamrotorforthelabyrinthsealofasteamturbinerotorcascade．Theperform-anceoftipflowfieldwitha

4、ndwithoutlabyrinthsealwascompared．Thesimulationresuhsshowthat，thetipflowfieldisfilledwithcomplexvo~exmovement，whichcausesthefulldissipationofthekineticenergyinleakageflow．Thekineticen—ergyisdissipatedmorefullybyincreasingthenumberoflabyrinthsealteeth。Themixinglossofleak

5、ageandmainflowcanbereducedeffectivelybyincreasingthelabyrinthseal，andtheeffectofmixingcanbeweakenedbyincreasingthenumberoflabyrinthsealteeth．Keywords：tipclearance；labyrinthseal；dissipation；leakagecharacteristic动叶片顶部的漏汽损失在汽轮机级内损失中一直响。Gier和Stubert研究表明，低压级动叶围带顶部占有相当大的比重，而叶

6、顶汽封在减小叶顶漏汽量方泄漏流所导致的损失中，50％以上是因与主流掺混导面起到了显著的作用，提高了机组的运行效率⋯。因致的。Rehder和Danhauer证明不同的泄漏流对通道此，研究叶顶间隙汽封内的流场，揭示其流动的内部二次流结构的变化和传热特性的影响不同。Sung细节，对于进一步减少叶顶流动损失具有重要意义。等指出安装围带和不安装围带的动叶，叶顶泄漏流国内外很多学者致力于顶部间隙泄漏流动特性的在级后与主流的掺混形式完全不同，但对泄漏涡的演分析与研究，取得了很多成果旧“。Rosic等通过变和发展并没有进一步说明。杨佃亮和丰镇平研数值

7、模拟得出了减小围带的厚度与出、入口宽度可有究了动叶顶部凹槽对燃气轮机间隙流动与换热的影效降低动叶出口处泄漏流与主流的混合损失的结论。响，但并未完整地分析涡轮流场内部的流动细节。吕Poeeeca等采用实验和模拟结合的方法，研究指出强等人通过数值模拟比较了不同汽封齿数时泄漏改变间隙处的结构可以使级效率产生较大范围的变流流动的异同和对下级静叶通道的影响，但是对汽封化，但研究过程并未提及叶顶围带对泄漏流动的影腔室和尾缘涡动的变化及损失的发展没有进一步说明。基金项目：国家自然科学基金项目(51376041)；东北电力大本文作者利用数值模拟软件，

8、计算比较了不同学博士科研启动基金项目(BSJXM一201203)．汽封齿数及不同间隙下，围带上部间隙内流场的结收稿日期：2014—04一O7构变化及汽封腔室内能量耗散情况，分析了围带尾作者简介：曹丽华(1973一)，女，