以高負(fù)荷、大擴(kuò)張角、小根徑/頂徑比、大展弦比的工業(yè)汽輪機(jī)末級(jí)葉片為研究對(duì)象,設(shè)計(jì)了直扭靜葉、彎扭靜葉、周偏直扭靜葉3種積疊方案,采用三維CFD方法數(shù)值模擬了3種方案的內(nèi)部流動(dòng),分析了壓比、反動(dòng)度、馬赫數(shù)、靜壓系數(shù)、氣流角、效率等參數(shù)的變化和內(nèi)部流場(chǎng)。結(jié)果表明:周偏直扭方案的級(jí)效率最高,達(dá)到90.65%,比直扭方案和彎扭方案分別高0.93%、0.81%;正彎和周偏都能提高根部反動(dòng)度,形成從根部指向流道中部的壓力梯度,減小端壁附近的橫向二次流動(dòng),降低二次流損失,同時(shí)降低了馬赫數(shù)、減小了激波損失。

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

圖1 葉型積疊方式

本文研究的末級(jí)靜葉擴(kuò)張角度為40°,根徑/頂徑比Dr=0.45(Dr=Dhub/Dtip),展弦比為4.6,單級(jí)焓降達(dá)到168kJ/kg,汽流參數(shù)沿葉高變化大,反動(dòng)度沿葉高控制難。采用可控渦設(shè)計(jì),形成三維扭曲靜葉和動(dòng)葉。靜葉設(shè)計(jì)了3種積疊方式:(1)直扭靜葉方案為:靜葉沿葉型的....

圖2 計(jì)算域網(wǎng)格

采用CFX對(duì)末級(jí)靜葉和動(dòng)葉進(jìn)行三維氣動(dòng)分析。采用Turbogrid軟件對(duì)葉片進(jìn)行六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分,葉片的單通道網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)為120萬,計(jì)算域和網(wǎng)格如圖2所示。動(dòng)、靜交界面采用stage連接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞,計(jì)算工質(zhì)為非平衡相水蒸氣,進(jìn)口給定總壓、速度方向和總焓,出口給定背壓,動(dòng)葉轉(zhuǎn)....

圖3 反動(dòng)度對(duì)比

表1邊界條件和數(shù)值計(jì)算結(jié)果方案進(jìn)口總壓,MPa進(jìn)口總焓,kJ/kg出口背壓,MPa壓比反動(dòng)度流量,kg/s級(jí)效率直扭靜葉0.0815426840.00711.650.45822.889.72%彎扭靜葉0.0819126840.00....

圖4 靜葉出口絕對(duì)馬赫數(shù)對(duì)比

圖3給出了3種方案的反動(dòng)度對(duì)比。圖4～圖6分別給出了靜葉出口絕對(duì)馬赫數(shù)、動(dòng)葉進(jìn)口相對(duì)馬赫數(shù)、動(dòng)葉出口相對(duì)馬赫數(shù)對(duì)比。在葉根處,直扭靜葉方案的反動(dòng)度最小,僅為0.04,在低負(fù)荷工況下根部極易出現(xiàn)負(fù)反動(dòng)度,產(chǎn)生逆壓梯度,導(dǎo)致流動(dòng)分離,損失增加。由于根部反動(dòng)度小,使靜葉出口根部的馬赫數(shù)....

本文編號(hào)：4020011