發(fā)布時(shí)間：2017-11-24 12:28

  本文關(guān)鍵詞：低速軸流渦輪內(nèi)部流動(dòng)的CFD模擬

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【摘要】：軸流渦輪的性能及其運(yùn)行的安全穩(wěn)定性與渦輪內(nèi)部復(fù)雜的非定常流動(dòng)結(jié)構(gòu)緊密相關(guān),因而深入剖析渦輪內(nèi)部的固有非定常轉(zhuǎn)靜干涉效應(yīng)十分重要。特別地,在雷諾數(shù)非常低時(shí),低速渦輪靜葉流道內(nèi)主要是層流流動(dòng),葉片表面可能發(fā)生層流邊界層分離,使得損失增大、渦輪效率急劇降低,因此研究低雷諾數(shù)下渦輪表面層流邊界層分離有重要研究?jī)r(jià)值。本論文即針對(duì)這兩個(gè)問(wèn)題對(duì)AIST研究所的某單級(jí)低速軸流渦輪展開數(shù)值模擬研究,具體工作內(nèi)容如下：(1)采用定常數(shù)值模擬(RANS)進(jìn)行湍流模擬方法選取和網(wǎng)格無(wú)關(guān)性驗(yàn)證。通過(guò)與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比,確認(rèn)靜葉流道內(nèi)求解層流N-S方程、動(dòng)葉流道內(nèi)求解雷諾時(shí)均的N-S方程,能夠最準(zhǔn)確地模擬出渦輪級(jí)內(nèi)的流動(dòng)狀況；進(jìn)行了網(wǎng)格收斂性研究,給出了網(wǎng)格分布的指導(dǎo)準(zhǔn)則。(2)采用非線性諧波法進(jìn)行非定常計(jì)算,針對(duì)渦輪內(nèi)部轉(zhuǎn)靜干涉的非定常流動(dòng)細(xì)節(jié)及流動(dòng)機(jī)理展開細(xì)致剖析,研究表明：低雷諾數(shù)狀態(tài)下,轉(zhuǎn)靜干涉效應(yīng)對(duì)低速軸流渦輪靜葉通道內(nèi)流場(chǎng)的影響小于對(duì)動(dòng)葉通道內(nèi)流場(chǎng)的影響。造成靜葉下游強(qiáng)周期性非定常特性的原因是動(dòng)葉對(duì)靜葉尾跡的周期性切割以及動(dòng)葉對(duì)上游流動(dòng)的周期性阻塞作用；轉(zhuǎn)靜干涉引起主流高速區(qū)與由葉頂間隙渦、動(dòng)葉頂部通道渦、動(dòng)葉邊界層分離區(qū)、動(dòng)葉根部通道渦形成的尾跡區(qū)發(fā)生周期性周向運(yùn)動(dòng),是造成動(dòng)葉下游各參數(shù)發(fā)生大幅周期性波動(dòng)的關(guān)鍵原因。(3)采用分離渦模擬方法對(duì)該渦輪靜葉片進(jìn)行非定常數(shù)值模擬。計(jì)算結(jié)果清晰捕捉了靜葉片流道內(nèi)的流動(dòng)結(jié)構(gòu),分離區(qū)非常薄,一直發(fā)展到尾緣而未再附于葉片吸力面。與RANS模擬結(jié)果相比,DES方法能夠更準(zhǔn)確地模擬出層流分離區(qū)和二次流在葉片下游形成狹長(zhǎng)的低速高損失帶。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TK14

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1222280