低压排汽缸的性能对汽轮机经济性影响很大,国内外已有很多对排汽缸的研究,自动优化可使低压排汽缸优化更精细化。本文将低压排汽缸进行参数化设计,基于遗传算法对其进行自动优化,并分析了导流环上半修小对自动优化后导流环型线及排气缸性能的影响。结果表明导流环上半修小后自动优化的结果与不修的对比,修小后流场更加稳定,排汽缸静压恢复系数提高约3.2%;与原始对比,优化后排汽缸静压恢复系数提高了11.4%。

分瓣压制成型再拼焊的这种方式生产的导流环和理想设计状态存在着一定的偏差,文章对这种偏差所引起的排汽缸气动性能的变化进行了详细的计算分析。首先分析了拼焊弧段数(不考虑焊缝余高)和焊缝数量(仅考虑焊缝余高)对简化排汽缸模型气动性能的影响,然后针对某工程实际应用的排汽缸在假想的不同拼焊方式下的实际气动性能进行了验证计算。其研究成果可以为低压排汽缸导流环的设计和制造提供参考。

针对某大型轴流风机噪声高的问题,提出了一种通过改进圆锥形扩压器角度设计,以此来降低风机气动噪音的数值模拟分析方法。首先,以某蒸发空调用轴流风机为研究对象,利用风洞实验台和声学实验室,分别测试了该风机的性能及其噪音特性;然后,基于LES方法和FW-H方程相结合的声类比方法,采用Fluent对其进行了模拟计算,并将结果与风机的流动和声场实验结果进行了对比验证;最后,利用数值模拟的方法,分析了3种圆锥形扩压器扩压角度(8°、9°、10°)对风机静压恢复系数和噪声频谱的影响。研究结果表明(1)3种不同扩压角度的扩压器均能降低风机的气动噪声;(2)当扩压角为9°时,风机出口处的旋涡明显减小,静压恢复系数最大为0.654,且与无扩压器相比,人耳最敏感区域2000 Hz~4000 Hz的噪声降低幅度最大,可降低4.7%。该研究可为该类轴流风机的降噪提供参考。

支撑板结构直接影响燃气轮机排气扩压器的气动性能。采用求解三维RANS(ReynoldsAveraged Navier-Stokes)的方法,在考虑燃气涡轮末级叶片导致的气流预旋的条件下,探究了支撑板的数目、轴向位置、倾斜角度这三个几何参数对排气扩压器气动性能的影响,并基于正交试验原理,探究了不同几何参数对排气扩压器气动性能影响程度的差异。结果表明支撑板数目的减少和轴向位置更靠近出口可以有效提升排气扩压器在不同进气预旋下的静压恢复系数,支撑板的倾斜设计在进气预旋小于0.48时,能有效提升排气扩压器的静压恢复系数,但在进气预旋大于0.48后,则会带来不利影响。基于正交试验原理的数值计算则表明,在进气预旋为0.12时,支撑板数目、轴向位置、倾斜角度三个因素变动对排气扩压器静压恢复系数的影响相近,进气预旋为0.35时,三者对静压恢复系数影响的贡献率...

针对某型号燃气轮机径向排气扩压器支撑保护罩气动特性问题,基于保护罩原气动型线,结合NACA翼型对其进行了优化,并设计了两种新的气动外形。采用稳态和瞬态数值模拟的方法研究了配有10%、50%、90%这3种不同支撑保护罩的排气扩压器径向高度横截面的马赫数分布,支撑保护罩下游的总压损失系数,排气扩压器的静压分布、静压恢复系、通道涡、出口静熵以及透平末级静叶、动叶尾迹对排气扩压器静压恢复系数的影响。稳态研究结果表明:新设计的两种支撑保护罩气动外形延迟了保护罩表面气流分离,其下游总压损失系数降低,排气扩压器静压恢复系数有明显提升;瞬态研究结果表明:透平末级静叶和动叶尾迹对径向排气扩压器静压恢复系数影响较小。

数值计算是汽轮机结构优化设计的一种常用方法之一,而均匀性是仿真计算方案设计过程中最重要的法则。文中基于均匀试验设计方法构建一大功率汽轮机排汽缸设计尺寸的数值分析方案,采用CFX软件进行数值仿真,通过分析排汽缸内部流场结构和出口截面气动性能参数,优选出作为结构优化的设计方案。这对大功率汽轮机排汽缸的结构优化设计具有一定的借鉴意义。