主汽阀和调节阀的气动性能影响汽轮机组的经济性。文章采用CFD数值分析软件对东方超超临界高参数二次再热汽轮机超高压主汽阀、调节阀的气动性能进行了分析,结果表明,通过优化设计,可改善主汽阀、调节阀的气动性能,确保了新开发的超超临界二次再热660 MW汽轮机组的经济性与可靠性。

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。

文章使用不同数值分析软件及数值模型对根顶部倒圆角进行数值分析,并与已有文献中的实验值对比,得出最准确研究静叶根顶部倒圆角对叶片特性影响的模型为FINE-Turbo中的k-ω模型。使用此模型进行分析,得出叶片根顶部倒圆角半径与喉宽比值为0.2时,叶片效率最高。

文章对某重型燃气轮机压气机高压九级轴流压气机进行了全转速范围内的试验与数值研究,从总体气动性能看,该压气机的设计达到了预期目标,压气机试验结果与CFD预测结果在全转速范围内基本一致,在高转速靠近喘振点区域CFD预测的压比略高于试验值,但二者喘振边界基本一致。

文章以某单级离心式空气压缩机为研究对象,使用CFD软件对叶轮子午流道、叶片β角、叶片出口倾角、叶片弯曲规律进行优化。研究结果表明改变子午流道Shroud线对气动性能的影响比Hub线敏感;调整叶片β角,使顶部载荷前移能够改善叶片出口脱流情况;出口负倾角,有助于提高压力;叶片入口朝压力面弯曲,叶片表面不容易脱流,压力效率有不同程度提高。优化后的全三元叶轮级等熵效率提高约3%,总压比提高约8%。

文章采用商业CFD软件进行数值模拟,分析抽口内部流场的流动损失特性并结合相应截面的流线图,以对比不同抽汽结构对流动损失的影响。计算结果表明在抽汽腔室和连接管之间增加过渡腔室、将抽汽缝隙偏向主流进汽方向(减小气流折转角度)且进入抽汽腔室的流速尽量控制在50 m/s以下、抽汽腔室尽量为规则状、抽汽缝隙和连接管布置在腔室中部等措施能够明显提高整个抽口的气动性能。

高压进汽室的气动性能直接影响汽轮机的整体效率,文章对不同耦合汽轮机高压首级叶片的进汽腔室结构进行数值对比分析,介绍了进汽腔室结构改变所带来的对进汽室气动性能的变化。本文的研究对象为某型号超临界高压进汽室,气流从进汽管进入进汽腔室并且最后进入主流叶片流道。采用商业CFD软件进行数值模拟,分析进汽室内部流场的流动损失特性并结合相应截面的流线图,对比不同进汽腔室结构对流动损失的影响。计算结果表明在高压进汽腔室中分面处增加倒角、在中分面处增加薄板结构等措施将明显提高整个高压进汽腔室的气动性能,并有效提高进入叶片排的气流均匀性,进而改善耦合首级的气动性能。

文章采用CFD软件NUMECA对某新开发的静叶型线开展了平面叶栅气动性能计算研究,得到叶栅在设计工况下和变工况下的能量损失系数和出口气流角的变化规律,并将计算结果与平面叶栅空气动力学试验研究结合起来进行对比分析。从CFD计算结果和试验结果得出:两者的能量损失系数变化趋势基本吻合,该叶型设计工况下的能量损失系数较小,且应用的变工况范围较宽。另通过试验结果的对比显示该型线的能量损失系数较原始型线降低了约30%,是一种气动性能优良的静叶型线。

透平机械主机参数不断提高,法兰连接结构的密封性问题日益突出。U型密封件是最常用的法兰密封结构。关于U型密封件的设计方法国内外很多学者已经做了大量研究工作,但是对其应力水平的理论分析方法还鲜有报道。文章基于简单的悬臂梁理论建立了U型密封件的理论模型,系统研究了U型密封件的密封紧力和应力分布规律,形成完整的U型密封结构的理论设计方法,并将设计结果与有限元计算结果进行比较,证明了计算模型的准确性。

为满足新能源汽轮机低压进汽系统的开发,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程研究了耦合第一级的光热汽轮机低压进汽结构的气动性能,并对无叶通道进行了优化设计,同时考虑了不同蒸汽调节阀结构对低压进汽系统通流能力的影响。结果表明:原始低压进汽结构会造成较宽跨度的静叶进汽攻角和较大的进汽不均匀度,最大汽流角分布在蜗壳的左右两侧;优化的策略在于增大进汽弯管的出流面积和倾角,通过减小滞止涡来降低汽流角跨度和进汽不均匀度,这样可以有效地改善第一级静叶进口的汽流组织;随着调节阀门偏心度的增加,蒸汽阀通流能力增大,且总压损失降低。研究方法和结果为高性能光热汽轮机通流设计提供了技术支撑。