低压汽轮机排气缸能量损失数值研究

低压汽轮机排气缸能量损失数值研究

一、低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究(论文文献综述)

刘盼年,顾小玲,王红梅,卢红远,马晓飞[1](2021)在《一种工业汽轮机大型排汽缸的结构优化与气动分析》文中研究表明针对一种工业汽轮机大型焊接式排汽缸,为降低流动损失,提高气动性能,对扩压环的后段扩张角进行了优化,同时对排汽缸的多种结构优化方案进行了建模与数值仿真分析,揭示了排汽缸内部的流场结构与损失机理。研究结果表明,扩压环的后扩张角对排汽缸的气动性能具有重大影响,大小合理的后扩张角可以有效避免流动分离,从而降低流动损失,提高排汽缸的气动性能。

马晓飞,刘盼年,杨雄民,张军辉,冯照和[2](2021)在《工业汽轮机大型排汽缸气动分析与结构优化》文中指出为了改善工业汽轮机排汽缸气动性能,降低流动损失,采用数值模拟方法对一种大型工业汽轮机排汽缸的气动特性与流场结构进行了计算与分析。揭示了造成工业汽轮机排汽缸气动损失的重要方面,同时提出了针对排汽缸重要结构参数的多种优化方案,并进行详细计算与分析。针对每种优化方案,阐明了优化机理与工业汽轮机排汽缸本身的优化局限性。研究结果表明:对工业汽轮机排汽缸的重要结构参数优化可以显着提高排汽缸的气动性能,改善流场。

赵佳诣[3](2020)在《汽轮机低压缸进气结构气动性能及流动特性的研究》文中研究说明汽轮机是重要的原动机之一,它不仅应用于压缩机、泵和高炉风机等旋转设备,它更与锅炉、发电机构成了火力发电的三大主体,源源不断的为工业生产、社会生活提供电力供应。在实际工作运行时,其内部气流流量将随着电网负荷的变化而发生增减。进气结构作为将上游来流气体合理的布置在全周压力级进口的关键环节,其内部流动情况不仅对其自身气动性能产生影响,更会对其上游汽缸内的焓降,及其下游汽缸内压力级效率等气动参数造成影响。为了探究某型由蜗壳腔体、横置导叶和出口导流三部分组成的汽轮机低压缸进气结构的变流量工况气动性能及其流动特性,本文采用全三维数值模拟的方法对其流场进行研究,且通过实验研究,并将实验数据与数值结果进行对比,以验证数值方法的可靠性。此外,研究了一种新型环形空腔出口导流形式,并将其与传统轴向分流形式进行对比。结果表明,进气结构及其各部分的流动损失均随着流量的增加而上升,且流量越大增加速度越快。蜗壳腔体出口流场总压损失分布沿周向并不均匀,并传递至整个进气结构的出口。位于不同周向位置横置导叶通道内的中径及近壁面附近流动情况不同,这主要是由于上游蜗壳出口处气流角沿周向产生剧烈波动所致,但经过横置导叶的导流作用后,在其出口形成了沿周向基本一致的气流角。两种出口导流形式流动损失并无明显区别,但环形空腔结构相较于轴向分流结构会在出口形成了均匀性更好的流场,其中,气流角均匀性的优化主要体现在径向方向。分析进气结构内的流动特性,蜗壳腔体内的流动主要呈现出由外向内的正压力梯度平衡离心力的流动特点,且能基本维持周向流动。通过分析二次流涡量,发现在蜗壳腔体上部和下部各存在一个对涡,随着流动的发展,其发生了由产生、发展,再到消失的过程,该过程造成了对附近近壁面低能流体的不断卷吸和汇聚,因此引起较大流动损失,这也是在蜗壳腔体出口总压损失系数沿周向不均匀的主要原因。在横置导叶流道内,由于径向压力梯度在流动中占据主导,一定程度上抵消了叶片间的横向压力梯度,未在流道中卷吸起通道涡,因此在横置导叶通道中主要存在的涡结构是马蹄涡压力面分支和马蹄涡吸力面分支,且由于蜗壳腔体出口气流角存在差异,导致不同周向位置的导叶通道内马蹄涡两个分支的发展趋势产生差异。在两种出口导流形式中,径向流动被转化为轴向流动,且均在90°转折处出现旋涡,不同点是在环形空腔形式中,除大部分沿轴向流出外,存在小部分流体进入空腔中,并形成封闭区域。

曹丽华,周凯,司和勇[4](2019)在《基于二次回归正交试验的汽轮机排汽缸加装导流板的研究》文中指出以某600 MW汽轮机为研究对象,应用计算流体力学软件CFX对低压缸末级和排汽缸的耦合模型进行了数值模拟,基于二次回归正交试验,在排汽缸上端安装导流板来削弱通道涡对排汽缸气动性能的影响,得到了导流板安装参数与静压恢复系数之间的回归方程。方程呈现非线性关系,显着不失拟,且三因素之间互不影响。求解回归方程的最优解,得出最佳的导流板安装方案。安装导流板后,通道涡被破碎,排汽缸的气动性能得到了明显的改善。排汽缸出口的静压恢复系数提高3.008%,总压损失系数降低5.789%,出口截面标准偏差降低了3.043。并且,不同负荷下优化后排汽缸出口的静压恢复系数均大于优化前。

杨雄民,刘盼年,毛汉忠,张军辉[5](2018)在《工业汽轮机排汽缸气动性能与流场结构的数值研究》文中研究表明针对提高工业汽轮机排汽缸气动性能、改善流场、降低流动损失问题,采用数值仿真方法对一种铸造式工业汽轮机排汽缸进行了详细研究与分析。揭示了工业汽轮机排汽缸内部的流动机理与气动特性,提出了工业汽轮机排汽缸内的典型流场结构;提出了一种表征排汽缸气动性能的热力计算方法,并与西门子公司的实验修正数据曲线进行了对比分析;为逼近排汽缸真实状态下的入口条件,将工业汽轮机三级低压级叶栅与排汽缸进行了联合计算,同时对比分析了排汽缸中肋板等附加结构对气动性能的影响。研究结果表明:多元的旋涡运动是造成排汽缸流动损失的重要方面,排汽缸内部的附加结构会恶化流动,而合理的肋板布置会改善排汽缸出口流场。

周凯[6](2018)在《汽轮机排汽缸气动性能的优化研究》文中研究说明汽轮机排汽缸是连接汽轮机与凝汽器的重要组成部分,排汽缸的气动性能会影响到凝汽器的经济性和安全性。基于计算流体动力学软件求解三维排汽缸与末级耦合流场的Navier-Stokes方程和k-ε湍流方程,对某600MW汽轮机排汽缸的气动性能进行优化研究,主要研究内容如下:分析了导流环的起始扩散角、直径以及轴向长度对排汽缸气动性能的影响。结果表明:随着导流环起始扩散角的增加,排汽缸的气动性能得到改善,但当增加到30°时在扩压器内会产生流动分离,其最佳值为25°;导流环的直径和轴向长度过大或过小均不利于排汽缸的气动性能,其中直径最佳值为5000mm,轴向长度最佳值为900mm。选取三个变量最佳值作为导流环的优化方案,与优化前排汽缸的气动性能进行对比,排汽缸出口的静压恢复系数提高了7.2%,总压损失系数降低了8.4%,气动性能有了明显的改善。基于二次回归正交试验,在排汽缸上端安装导流板来削弱通道涡对排汽缸气动性能的影响,得到了导流板安装参数与静压恢复系数之间的回归方程。方程呈现非线性关系,显着不失拟,且三因素之间互不影响。求解回归方程的最优解,得出最佳的导流板安装方案为,两板间距为429 mm、导流板高度为700 mm、导流板宽度为969 mm。安装导流板后,通道涡被破碎,排汽缸的气动性能得到了明显的改善。排汽缸出口的静压恢复系数提高了3.0%,总压损失系数降低了5.8%,出口截面标准偏差降低了3.043。并且不同负荷下优化后排汽缸出口的静压恢复系数均大于优化前;不同负荷下优化后的总压降均小于优化前,即优化后总压损失降低。说明安装导流板的优化设计在不同负荷下都是可行的。

王广[7](2018)在《汽轮机轴向排汽缸扩压器内流动的数值分析与模态分析》文中进行了进一步梳理排汽缸是汽轮机的重要组成部分,它位于汽轮机低压缸与凝汽器之间。排汽缸主要有两个作用:一个作用是将汽轮机末级排出的湿蒸汽导流到凝汽器中;另一个作用是通过扩压功能使湿蒸汽的速度减小,静压增加,实现余速动能到压力能的转化。提高排汽缸的扩压能力可以降低汽轮机末级出口处的静压,使级焓降增加,增强汽轮机作功能力,提高工作效率。本文以某型号汽轮机轴向排汽缸扩压器为研究对象,使用数值模拟方法,以总压损失系数和静压恢复系数为评价指标,系统的分析了三类影响因素对扩压器性能的影响:1)几何参数影响,例如扩散度、无量纲长度系数;2)气动参数影响,例如扩压器入口速度分布、雷诺数;3)辅助结构影响,例如扩压器通道内支撑结构、扩压器壁面粗糙度。最后,使用动力模态分解方法解构了特定几何参数扩压器内部流场,捕捉到了重要涡系结构,结果表明:扩压器内形成的涡团结构经历了生成、脱落、扩散三个过程,并且在涡团沿轴向扩散的过程中,由于湍流的剧烈脉动,涡团产生了周向速度,在轴向运动的同时也沿周向转动;扩压器内部流场在周向存在模态波数3以及其倍数的空间相干结构。本文从气动和几何结构因素,以及非定常模态方面分析了扩压器的内部流动特征和气动性能,加深了对扩压器内部流动机制的认识,可为轴向排汽缸扩压器的设计提供参考。

董标,李明志[8](2017)在《超临界600MW机组低压缸排汽通道优化》文中认为利用数值计算的方法对超临界600 MW机组低压缸排汽通道进行研究,分析由于其结构原因导致的低压缸排汽通道压损过大、静压恢复能力丧失、内部流场混乱等问题。结合实际情况,确定排汽导流环为重点改造对象,并对其进行数值研究,确定了排汽导流环的最优结构为直线圆弧型。机组经过改造后上述问题得以解决,热力试验数据显示,机组热耗率降低约8.7 k J/k Wh,节能效果明显,经济效益可观。

王为术,陈刚,上官闪闪,路统[9](2015)在《导流装置对汽轮机排汽通道流动特性的影响》文中认为采用RNGk-ε模型对某600 MW机组低压排汽通道内流动特性进行了三维数值研究,研究了排汽通道内流场分布并提出三种不同的导流方案对排汽通道内的流场进行优化改造。研究结果表明:排汽缸上部通道中气流呈漩涡流动,通道内排汽压力损失增加;在喉部出口截面每1/4区域内都有一个漩涡,相邻的两个漩涡之间流场分布不同;加装导流装置能够有效破坏流场中的漩涡结构,改善通道内的流场分布;在机组变负荷运行时,不同的优化方案同样适用;低负荷运行时,三种不同方案压力损失数值变化不大,方案三中喉部加装四块导流板时喉部出口流场均匀性最好。

李勇[10](2015)在《排汽缸与末级叶片耦合流动的整周数值模拟》文中研究说明使用CFD数值模拟软件CFX对某型号汽轮机的低压排汽缸和末级叶栅耦合流动进行整周数值计算。与单独计算排汽缸流场相比,排汽缸和末级叶栅耦合计算考虑了末级排汽对排汽缸内流场的影响。耦合计算的叶栅流道计算域可以采用单通道建模,也可以采用整周建模。与单通道叶栅建模相比,整周耦合计算能够减小周期性交界面引起的参数传递误差。因此,整周耦合计算能够模拟出更接近实际应用的排汽缸进口压力和速度分布,从而获得更加准确的排汽缸内流动情况,进一步提高排汽缸性能预估的准确度。

二、低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究(论文提纲范文)

(1)一种工业汽轮机大型排汽缸的结构优化与气动分析(论文提纲范文)

0 引言
1 排汽缸仿真计算
    1.1 排汽缸模型
    1.2 结构优化方案
2 网格创建与边界条件
    2.1 网格创建
    2.2 边界条件
3 结果分析
4 结语

(2)工业汽轮机大型排汽缸气动分析与结构优化(论文提纲范文)

0 前 言
1 数值仿真计算
    1.1 排汽缸模型
    1.2 数值计算方法
2 原型排汽缸数值计算与分析
3 排汽缸结构优化与分析
4 结 论

(3)汽轮机低压缸进气结构气动性能及流动特性的研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1绪论
    1.1 课题背景及意义
    1.2 汽缸进汽结构的研究
        1.2.1 节流配汽方式的研究
        1.2.2 喷嘴配汽方式的研究
        1.2.3 全周进汽方式的研究
    1.3 蜗壳腔体内流动的研究
        1.3.1 船用燃气轮机排气蜗壳
        1.3.2 离心压气机蜗壳
        1.3.3 向心透平进气蜗壳
        1.3.4 汽轮机排汽缸
    1.4 本文研究内容及意义
2 数值仿真与实验方法介绍
    2.1 引言
    2.2 数值计算方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 湍流模型
        2.2.3 求解方法
    2.3 计算模型与网格划分
        2.3.1 计算模型
        2.3.2 网格划分
        2.3.3 边界条件
    2.4 实验方法与数值校核
    2.5 本章小结
3 进气结构变流量工况的气动性能分析
    3.1 引言
    3.2 总压损失系数
        3.2.1 蜗壳腔体总压损失系数
        3.2.2 横置导叶总压损失系数
        3.2.3 出口导流总压损失系数
        3.2.4 各部分总压损系数对比
    3.3 气流角
        3.3.1 蜗壳腔体气流角
        3.3.2 横置导叶气流角
        3.3.3 出口导流气流角
    3.4 速度大小
        3.4.1 蜗壳腔体速度大小
        3.4.2 横置导叶速度大小
        3.4.3 出口导流速度大小
    3.5 阻力系数
    3.6 本章小结
4 进气结构内部流动特性分析
    4.1 引言
    4.2 蜗壳腔体
        4.2.1 三维流线及对称面流线
        4.2.2 二次流动
        4.2.3 二次流动对于流动损失的影响
    4.3 横置导叶
        4.3.1 中径马赫数
        4.3.2 壁面极限流线
        4.3.3 涡结构
    4.4 出口导流
        4.4.1 Rθ对称面静压
        4.4.2 ZR平面流线及总压损失
    4.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果

(5)工业汽轮机排汽缸气动性能与流场结构的数值研究(论文提纲范文)

0 引言
1 数值仿真计算
    1.1 排汽缸几何模型
    1.2 数值计算方法
2 计算结果与分析
    2.1 排汽缸与低压级叶栅联合计算分析
    2.2 两种排汽缸模型对比分析
3 结束语

(6)汽轮机排汽缸气动性能的优化研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 排汽缸国内外的研究现状
        1.2.1 实验研究现状
        1.2.2 数值研究现状
        1.2.3 湿蒸汽流动研究
        1.2.4 优化设计的研究
    1.3 存在的问题
    1.4 本文研究的主要内容
第2章 数值计算基础和优化设计方法
    2.1 软件介绍
    2.2 计算模型
        2.2.1 计算模型简化
        2.2.2 计算网格
    2.3 数值模型
        2.3.1 计算条件
        2.3.2 边界条件
        2.3.3 控制方程
        2.3.4 湍流模型
        2.3.5 均匀介质多相模型
        2.3.6 水蒸汽平衡相变模型
    2.4 本章小结
第3章 排汽缸导流环结构的优化研究
    3.1 数值方法和计算网格
        3.1.1 几何模型及网格划分
        3.1.2 计算方法及边界条件
        3.1.3 评价指标
    3.2 导流环起始扩散角对排汽缸气动性能的影响
    3.3 导流环直径对排汽缸气动性能的影响
    3.4 导流环轴向长度对排汽缸气动性能的影响
    3.5 导流环结构的综合改造
    3.6 本章小结
第4章 排汽缸内加装导流板的数值研究
    4.1 试验优化方法
        4.1.1 回归正交试验
        4.1.2 数值模拟
    4.2 二次回归正交实验设计
        4.2.1 因素及水平的选择
        4.2.2 试验实施方案
        4.2.3 数值模型
        4.2.4 试验结果及分析
    4.3 安装导流板后排汽缸的气动性能综合评价
        4.3.1 安装导流板后排汽缸流场分析
        4.3.2 安装导流板后排汽缸气动性能分析
        4.3.3 安装导流板前后不同负荷下排汽缸气动性能分析
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢

(7)汽轮机轴向排汽缸扩压器内流动的数值分析与模态分析(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 径向排汽缸研究现状
        1.2.2 轴向排汽缸研究现状
        1.2.3 壁面粗糙度研究现状
        1.2.4 模态理论研究现状
    1.3 本文的主要工作
第2章 数值方法和基本概念
    2.1 数值方法
        2.1.1 流动控制方程
        2.1.2 湍流模型
        2.1.3 数值计算方法
    2.2 评价指标
        2.2.1 静压恢复系数
        2.2.2 总压损失系数
        2.2.3 熵产率
    2.3 粗糙度与分形理论
        2.3.1 粗糙度评价指标
        2.3.2 研究粗糙度的分形方法
    2.4 动力模态分解方法
        2.4.1 Koopman方法
        2.4.2 DMD方法
    2.5 本章小结
第3章 几何参数对扩压器性能的影响
    3.1 研究模型及边界条件
        3.1.1 原有模型及简化模型
        3.1.2 边界条件
    3.2 网格无关性验证
    3.3 扩散度影响
        3.3.1 小扩散度
        3.3.2 中等扩散度
        3.3.3 大扩散度
    3.4 无量纲长度影响
    3.5 本章小结
第4章 气动参数对扩压器性能的影响
    4.1 入口速度分布影响
        4.1.1 入口速度周向角度影响
        4.1.2 入口速度径向分布影响
    4.2 雷诺数影响
        4.2.1 扩散度为/2=5°流场
        4.2.2 扩散度为/2=10°流场
        4.2.3 扩散度为/2=20°流场
    4.3 本章小结
第5章 辅助结构对扩压器性能的影响
    5.1 支撑结构与二次扩压段影响
        5.1.1 计算模型及网格
        5.1.2 整体性能分析
        5.1.3 流场分析
    5.2 壁面粗糙度影响
        5.2.1 计算模型
        5.2.2 网格
        5.2.3 边界条件
        5.2.4 整体性能分析
        5.2.5 流场分析
    5.3 本章小结
第6章 扩压器流场的动力模态分解
    6.1 非定常计算条件
    6.2 时域分析
    6.3 频谱分析
    6.4 动力模态分析
        6.4.1 模态分解
        6.4.2 模态重构
    6.5 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 研究工作总结
    7.2 本文创新点
    7.3 研究展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间学术成果

(8)超临界600MW机组低压缸排汽通道优化(论文提纲范文)

1 低压缸排汽通道有限元分析
2 低压缸排汽导流环优化分析
3 改造效果评估
4 结束语

(9)导流装置对汽轮机排汽通道流动特性的影响(论文提纲范文)

0 引言
1 模型与方法
    1.1 物理模型及网格划分
    1.2 控制方程求解与边界条件
2 数值模拟与分析
    2.1 排汽通道模拟与分析
    2.2 加装导流装置排汽通道模拟与分析
        2.2.1 加装不同方案导流装置
        2.2.2 喉部出口均匀性对比分析
    2.3 变负荷运行
3 结论

(10)排汽缸与末级叶片耦合流动的整周数值模拟(论文提纲范文)

1 计算模型及方法
2 结果及分析
    2.1 排汽缸入口参数分布
    2.2 排汽缸内的流场
    2.3 排汽缸出口流动分析
    2.4 排汽缸气动性能分析
3 结语

四、低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究(论文参考文献)

  • [1]一种工业汽轮机大型排汽缸的结构优化与气动分析[J]. 刘盼年,顾小玲,王红梅,卢红远,马晓飞. 机电信息, 2021(30)
  • [2]工业汽轮机大型排汽缸气动分析与结构优化[J]. 马晓飞,刘盼年,杨雄民,张军辉,冯照和. 汽轮机技术, 2021(01)
  • [3]汽轮机低压缸进气结构气动性能及流动特性的研究[D]. 赵佳诣. 大连海事大学, 2020(01)
  • [4]基于二次回归正交试验的汽轮机排汽缸加装导流板的研究[J]. 曹丽华,周凯,司和勇. 发电技术, 2019(01)
  • [5]工业汽轮机排汽缸气动性能与流场结构的数值研究[J]. 杨雄民,刘盼年,毛汉忠,张军辉. 机电工程, 2018(07)
  • [6]汽轮机排汽缸气动性能的优化研究[D]. 周凯. 东北电力大学, 2018(08)
  • [7]汽轮机轴向排汽缸扩压器内流动的数值分析与模态分析[D]. 王广. 上海交通大学, 2018(01)
  • [8]超临界600MW机组低压缸排汽通道优化[J]. 董标,李明志. 东北电力技术, 2017(02)
  • [9]导流装置对汽轮机排汽通道流动特性的影响[J]. 王为术,陈刚,上官闪闪,路统. 热科学与技术, 2015(06)
  • [10]排汽缸与末级叶片耦合流动的整周数值模拟[J]. 李勇. 发电设备, 2015(05)

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低压汽轮机排气缸能量损失数值研究
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