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。

叶片为透平的核心部件,其气动性能直接影响透平的整体效率,叶片表面粗糙度的水平会影响透平级压力,导致叶型损失发生变化。应用数值模拟技术对某冲动式和反动式机组各4级透平级进行分析,考虑反动度、载荷分布以及旋转等多种因素,研究表面粗糙度变化对透平叶片气动性能的影响。CFD数值研究表明叶型损失变化曲线的斜率随透平叶片表面粗糙度的增大逐渐变小;不同反动度的透平叶片受叶片表面粗糙度的影响存在差异,冲动式叶片相对反动式叶片受到的影响更为明显;吸力面上的粗糙度对气动性能的影响明显大于压力面粗糙度的影响,这种影响作用在反动度提高后相应变弱。研究成果可为透平叶片设计和加工提供参考。

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。

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。

文章采用大型商用流体软件——NUMECA,对某大型汽轮机原始设计的低压通流进行了三维数值计算,得到了低压各级的流场分布和气动特性,计算分析结果表明,原始设计的低压末级性能有较大的优化潜力.保持末级动叶不变的前提下,对末级静叶进行轴向前掠,切向弯曲,截面扭转等叶型变换,分析比较各方案对末级效率、排气速度,排气角等气动性能的影响.优化结果表明,对低压末级静叶采用合适的弯掠技术可以改善末级的流场特性,提高末级效率.

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。