随着计算机技术和计算流体动力学的发展,结合现代优化理论,采用全三维CFD方法进行汽轮机通流部分气动优化的工作得以实现。开展了工业汽轮机大负荷调节级叶型优化的工作。优化获得2个候选高效叶型A3_opt和A5_opt。在某台实例汽轮机机组上进行应用验证,结果表明:通流效率在广泛的负荷变化范围内均有提高,提高范围为1. 1%~5. 5%;随着调节级负荷的增加,调节级效率增益不断提高;在调节级负荷增大到一定程度后,随着调节级负荷的进一步增大,效率增益稍微降低。应用实例表明,所研究的优化方法、优化策略和优化获得的大负荷调节级动叶叶型是成功的。

伴随国内对能源利用率的要求越来越高,因而对大功率汽轮机过流部件的气动性能要求也不断提升,这就需要对大功率汽轮机进气结构以及通流部件等进行不断改进和优化。降低进气结构压力损失对于提高机组性能至关重要,同时对提高机组的整机气动效率和运行的经济性具有更加重要的作用。高压汽轮机结构由于进口流动的复杂性和工况的多样性,流动具有非轴对称性和非频率特性,这使得压力级的气动效率较低。因此,本文对高压汽轮机调节级的结构进行了优化改进,同时,开展了相关探讨和分析。

对采用静叶栅部分进汽的双列调节级进行不同负荷分配的气动性能分析研究,同时分析静叶栅不同局部进汽对级性能的影响。运用全三维数值方法对全周双列调节级模型计算模拟。分析结果表明,首列叶栅负荷比的变化直接影响整级的气动性能,首列叶栅负荷从80%下降到50%的过程中,级效率呈现先上升后下降的趋势,即双列调节级存在一个最佳的首列载荷分配值。同时研究首列静叶栅和第二列静叶栅部分进汽度的设计,经研究,第二列静叶栅部分进汽度与首列静叶栅部分进汽度接近时,双列调节级的气动性能最优。