本文關鍵詞：非軸對稱端壁渦輪葉柵內濕蒸汽流動特性研究　出處：《哈爾濱工業(yè)大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： White葉柵 非軸對稱端壁 二次流控制 凝結控制 變攻角

【摘要】：隨著科技的不斷進步,人們對于動力機械中能量轉化效率的問題也愈發(fā)重視,而蒸汽輪機作為火力發(fā)電以及艦艇驅動中重要的動力裝置,如何提高其運行效率一直都是科研工作中最優(yōu)先考慮的問題。由于工質為水蒸氣,在真實的流動現象中,蒸汽輪機葉柵的內部不僅存在著葉輪機械里不可避免的二次流問題,同時也存在著復雜的水蒸氣相變問題。因此,減小蒸汽輪機內部的二次流損失以及濕蒸汽損失對于未來高性能蒸汽輪機的設計具有極其重要的意義。由于非軸對稱端壁造型控制葉柵中二次流損失的機理是改變了葉柵中的壓力場分布,而壓力場的改變也能夠影響水蒸氣的凝結。為了研究如何同時控制二次流和濕蒸汽這兩種損失,在本文中嘗試對White葉柵的下端壁進行非軸對稱端壁造型的改造。在研究的開始,首先確定選用了基于三角函數法的端壁造型方法,使用了這種端壁造型方法的葉柵能夠在不同的軸向位置生成不同高度的非對稱端壁造型,本文中構造的數值模型,網格數為80萬,采用SST湍流模型,通過將數值計算結果與實驗結果進行對比,證明本文采用SST湍流模型計算得到的結果是可靠的。在本文第三章中一共建立了九種不同的模型,通過對這九種不同算例的模擬,并將結果同原型葉柵進行對比,可以發(fā)現當非軸對稱端壁造型位于葉柵中部時,葉柵中二次流損失和濕度均有所減少,其中,造型峰值位于葉柵中部時,峰值占5%葉高的方案可以使22%葉高以下的二次流損失減少2.1%,使30%葉高以下的濕度減少1.2%;峰值占10%葉高的方案可以使26%葉高以下的二次流損失減少3.5%,使30%以下葉高的濕度減少5.3%。同時,在本文中,還對控制效果較好的兩個造型方案進行了攻角適應性驗證,從數值模擬的結果可以看出,應用了非軸對稱端壁造型的White葉柵攻角適應性良好。在正攻角來流條件下,20%以下葉高的二次流損失略有增加,但是葉柵出口截面處平均氣動參數變化不大;在負攻角來流條件下,葉柵內不僅二次流損失減小,葉片吸力面?zhèn)冉吮谔幐邏簠^(qū)域隨著攻角增大面積逐漸變大,并且逐漸向葉柵中后部移動,使得葉柵吸力面中部的凝結現象得到了抑制。
[Abstract]:With the continuous progress of science and technology, people increasingly attach importance to energy efficiency problem of power machinery, and steam turbine power plant as an important driving power and ships, how to improve the efficiency of scientific research work has always been the top priority in question. Because the working fluid is water vapor, in the real flow phenomenon, there is not only the two time flow problem in turbomachinery, but also the complex vapor phase transformation problem. Therefore, it is of great significance to reduce the two flow loss and the loss of wet steam inside the steam turbine for the design of the future high performance steam turbine. The mechanism of non axisymmetric endwall profiling control loss of two flow cascade is changed Ye Zhazhong's pressure distribution and pressure field changes can also affect water vapor condensation. In order to study how to control two losses of two times and wet steam at the same time, we try to reconstruct the bottom end wall of White cascade with non axisymmetric end wall. At the start of the study, first determine the selection of the end wall modeling method of trigonometric function method based on cascade using the end wall modeling method can generate different shapes of non axisymmetric endwall height at different axial positions, the numerical model constructed in this paper, the grid number is 800 thousand, the SST turbulence model, the the numerical results are compared with the experimental results, the results calculated using the SST turbulence model proved to be reliable. In the third chapter of this paper has established nine different models, based on the simulation of the nine different examples, and the results were compared with the prototype cascade, can be found when non axisymmetric endwall profiling in cascade middle, loss and humidity two cascade flow decreased, among them, other peak located in the cascade middle peak, accounted for 5% of the blade height scheme can make the 22% leaf high under two secondary flow loss is reduced by 2.1%, the 30% leaf high humidity below 1.2% reduction; peak accounted for 10% of the blade height scheme can make the 26% leaf high under two secondary flow loss is reduced by 3.5%, the following 30% leaves high humidity is reduced by 5.3%. Meanwhile, in this paper, we also verify the adaptability of two modeling schemes with good control effect. From the result of numerical simulation, we can see that the White axis with non axisymmetric endwall shape has good adaptability to attack angle. In the angle of attack flow conditions, the following 20% leaves two times higher flow loss increases slightly, but the cascade outlet average aerodynamic parameters change little; the negative angle of attack flow conditions, not only in the two cascade secondary flow loss is reduced, the suction side near the end wall of the high-pressure region increases with the angle of attack area becomes larger, and gradually to the rear of the cascade moving condensation cascade suction surface central suppressed.
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TK261

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本文編號：1343646