本文關(guān)鍵詞：汽輪機導(dǎo)向葉柵改型設(shè)計及氣動性能研究

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【摘要】：透平機械的發(fā)展程度在世界各國的經(jīng)濟發(fā)展與軍事建設(shè)中都具有重要的作用。國內(nèi)大部分的工業(yè)部門,例如能源、發(fā)電、交通、航空、航天、航海等,都采用各種各樣工作方式的透平機械。我們國家在經(jīng)歷了60多年的努力奮斗之后,汽輪機工業(yè)也已經(jīng)從最初的完全引進國外先進技術(shù),到消化吸收后進行改型設(shè)計,最后逐步進入到完全自主開發(fā)具有自己專利的模式上來。隨著我國經(jīng)濟的高速穩(wěn)定的發(fā)展和能源緊缺問題,提高汽輪機效率是我們科研工作者孜孜以求的目標(biāo)之一。以汽輪機導(dǎo)向葉柵為改型設(shè)計原型,利用三維幾何體建模軟件UG構(gòu)建了子午收縮葉片和掠葉片,其葉片曲面幾何體具有很高的精度,并使用AUTOGRID軟件劃分出高質(zhì)量的結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格模型。最后應(yīng)用ANSYS-CFX商業(yè)軟件對原型和改型葉柵進行了空氣動力學(xué)性能數(shù)值分析。通過對某原型超臨界導(dǎo)向葉柵進行前后掠向改型,構(gòu)造出具有不同掠角的導(dǎo)向葉片,研究軸向掠技術(shù)對導(dǎo)向葉柵氣動性能的影響。改型后,前、后掠葉片掠角分別為20°和20°,原型葉柵掠角為0°,用CFD數(shù)值仿真軟件CFX對原型和改型葉柵進行空氣動力學(xué)性能仿真模擬。結(jié)果表明:與原型參照葉柵對比,前掠葉柵顯然增加了低動能流體在上下端壁角區(qū)的堆積,端壁的橫向二次流動增強,增大了二次流損失,而葉展中部的主流附面層損失減小;后掠葉柵使上下端壁角區(qū)堆積的低能流體減小,減小了端壁面的橫向二次流損失,低能流體被主流攜帶卷走,使得整個導(dǎo)向葉柵流道氣流流動更為順暢。對原型導(dǎo)向葉柵進行子午面改造,呈子午向收縮形式葉片,通過CFX軟件數(shù)值研究結(jié)果表明;與原型參照葉柵比較,改型為子午收縮葉片柵的氣動效率更高,氣動參數(shù)沿葉高的分布也更均勻。子午收縮葉片柵抑制上端壁邊界層內(nèi)低動能流體的徑向竄動,同時也弱化了吸力側(cè)出口逆壓梯度對流動的不利影響。
【關(guān)鍵詞】：導(dǎo)向葉柵 掠葉片 子午收縮葉片 氣動性能 汽輪機
【學(xué)位授予單位】：東北石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TK263
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-6
• 創(chuàng)新點摘要6-9
• 第一章 緒論9-17
• 1.1 課題的背景及意義9
• 1.2 彎掠葉片技術(shù)國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀9-16
• 1.2.1 掠葉片研究發(fā)展現(xiàn)狀9-11
• 1.2.2 彎扭導(dǎo)向葉片柵內(nèi)流損失的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.3 子午收縮技術(shù)14-16
• 1.3 本文的研究內(nèi)容和目的16-17
• 第二章 渦輪機械計算流體動力學(xué)基礎(chǔ)理論17-25
• 2.1 基本控制方程17-18
• 2.1.1 連續(xù)性方程表達式17
• 2.1.2 Navier-Stokes方程表達式17-18
• 2.1.3 能量守恒方程18
• 2.2 湍流數(shù)值模擬計算理論18-24
• 2.2.1 標(biāo)準(zhǔn)k㧟ε模型分析19-20
• 2.2.2 RNG k㧟ε模型分析20-21
• 2.2.3 Realizable k㧟ε模型分析21-24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 第三章 導(dǎo)向葉柵幾何建模和網(wǎng)格劃分25-35
• 3.1 導(dǎo)向葉柵葉片的幾何建模25-29
• 3.1.1 葉片形狀的數(shù)字化葉型線25-26
• 3.1.2 葉片的建模26-29
• 3.2 通流域網(wǎng)格劃分方法29-34
• 3.2.1 掠葉片柵通流域的網(wǎng)格劃分29-32
• 3.2.2 子午收縮葉片網(wǎng)格劃分32-34
• 3.3 本章小結(jié)34-35
• 第四章 導(dǎo)向掠葉柵氣動性能研究35-47
• 4.1 引言35
• 4.2 計算方法和邊界條件35-38
• 4.2.1 數(shù)值計算方法簡介35-36
• 4.2.2 CFX 軟件及計算邊界條件的處理36-37
• 4.2.3 CFD軟件計算可靠性的對比驗證37-38
• 4.3 靜壓系數(shù)沿葉型分布38-41
• 4.4 子午面靜壓分布41-43
• 4.5 柵后出口總壓損失43-45
• 4.6 平均總壓損失軸向分布45-46
• 4.7 本章小結(jié)46-47
• 第五章 子午收縮葉柵氣動性能數(shù)值仿真47-55
• 5.1 引言47
• 5.2 數(shù)值模擬47
• 5.3 靜壓系數(shù)沿葉型的分布47-50
• 5.4 子午面面靜壓等值線50-51
• 5.5 軸向總壓損失51-52
• 5.6 葉柵出口總壓損失展向分布52-54
• 5.7 本章小結(jié)54-55
• 結(jié)論55-56
• 參考文獻56-60
• 發(fā)表文章目錄60-61
• 致謝61-62

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本文編號：707405