進(jìn)汽腔室通過壓力損失及出口流場特性影響汽輪機(jī)機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性。采用數(shù)值仿真方法,對日立進(jìn)口的某350 MW亞臨界機(jī)型的低壓進(jìn)汽腔室氣動性能進(jìn)行分析。根據(jù)原始腔室流場特性,確定腔室入口結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向,并從橫向和子午向兩個方向進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。通過對比腔室總壓損失系數(shù)和流場特性,確定了低壓進(jìn)汽腔室氣動優(yōu)化方案。

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圖1 原始低壓進(jìn)汽腔室模型

采用三維建模軟件，建立原始進(jìn)汽腔室及中低壓連通管1:1幾何模型，如圖1所示。為減小后續(xù)優(yōu)化計算時間，未對兩側(cè)第1級靜葉進(jìn)行耦合計算。采用商用軟件AnsysMeshing對整個計算域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，并對網(wǎng)格數(shù)量和網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)，最終第1層網(wǎng)格高度0.01mm，總網(wǎng)....

圖2 進(jìn)汽腔室表面網(wǎng)格

采用商用軟件AnsysMeshing對整個計算域進(jìn)行非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分，并對網(wǎng)格數(shù)量和網(wǎng)格質(zhì)量進(jìn)行網(wǎng)格獨(dú)立性檢驗(yàn)，最終第1層網(wǎng)格高度0.01mm，總網(wǎng)格數(shù)約800萬，其表面網(wǎng)格如圖2所示。采用商用軟件ANSYSCFX進(jìn)行整個計算域的雷諾時均NS方程定常求解，選擇ShearStr....

圖3 原始模型橫向截面總壓云圖及速度云圖

圖3腔室橫向截面云圖顯示，蒸汽經(jīng)連通管進(jìn)入進(jìn)汽腔室后，沿小擴(kuò)張角進(jìn)入腔室主體，在入口部分與壁面擴(kuò)張段出現(xiàn)明顯的流動分離現(xiàn)象，形成總壓低、速度小的渦流區(qū)，流動損失增大。腔室底部由于兩側(cè)汽流流動方向相反，形成對沖低速區(qū)，損失提高，流動穩(wěn)定性降低。圖4子午截面云圖中，汽流在連通管彎頭到....

圖4 原始模型子午向截面總壓云圖及速度云圖

圖4子午截面云圖中，汽流在連通管彎頭到腔室入口連接區(qū)域，壁面存在明顯流動分離區(qū)。汽流在連通管90°轉(zhuǎn)彎后進(jìn)入腔室入口，又遇通道收縮，且連通管轉(zhuǎn)彎半徑較小，而進(jìn)汽腔室入口收縮角較大，汽流偏轉(zhuǎn)角度過大，使其無法貼壁流動，導(dǎo)致分離，形成渦流區(qū)。圖5一側(cè)出口汽流角絕對值分布云圖顯示，出口....

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