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汽轮机变工况下气动性能的数值模拟

作　者: 孙毅
导　师: 曹丽华
学　校: 东北电力大学
专　业: 热能工程
关键词: 汽轮机气动性能变工况数值模拟
分类号: TK261
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 54次
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内容摘要

为了提高汽轮机级内气动性能,了解级内损失产生的原因与分布情况是非常重要的。由于汽轮机经常要在非设计工况下运行,此时级内产生的二次流损失和叶型损失也会相应的增大,尤其在小容积流量工况下更是如此。因此通过研究汽轮机变工况对级气动性能的影响,为改善机组变工况的性能,提高机组的效率及安全性具有十分重要的意义。本文利用Gambit软件建立物理模型,应用结构化网格,通过Fluent软件平台,求解由k-ω双方程湍流模型封闭的三维时均N-S方程,以某300MW汽轮机高压缸级内流场为例进行分析。首先,进行了三种工况下高压缸某级内流场的数值模拟,分析了此时级内流场的熵函数、极限流线、湍动能、压力系数等参数的分布情况,以及这些因素对级内效率的影响。其次,单独对动叶栅进行了数值模拟,获得了动叶栅通道内流场的压力和速度的分布情况,分析攻角变化对动叶栅内流体流动的相关影响。最后,对小容积流量工况下考虑动静干涉的多个级内的流动特性进行数值分析。

全文目录

摘要  6-7
Abstract  7-10
第1章绪论  10-16
  1.1 课题研究的背景及意义  10-12
  1.2 国内外研究现状及存在问题  12-14
    1.2.1 国内外研究现状  12-14
    1.2.2 存在的问题  14
  1.3 本文的研究内容  14-16
第2章数值计算方法与模型  16-24
  2.1 数值模拟方法  16-18
    2.1.1 控制方程  16-17
    2.1.2 湍流模型  17-18
  2.2 计算方法  18-22
    2.2.1 SIMPLE 与SIMPLEC 算法  18-19
    2.2.2 二阶迎风格式  19-20
    2.2.3 滑移网格  20
    2.2.4 多重网格法  20-21
    2.2.5 边界条件  21-22
  2.3 计算收敛  22-23
  2.4 本章小结  23-24
第3章变工况下级内气动性能的数值分析  24-42
  3.1 计算方法与几何模型  24-26
    3.1.1 叶栅通道几何模型  24-25
    3.1.2 计算方法  25
    3.1.3 网格划分  25-26
  3.2 数值模拟结果与分析  26-34
    3.2.1 马蹄涡  26-27
    3.2.2 进汽流量变化对级内损失的影响  27-29
    3.2.3 进汽流量变化对二次流的影响  29-30
    3.2.4 进汽流量变化对动叶出口湍动能的影响  30-31
    3.2.5 进汽流量变化对静压系数影响  31-33
    3.2.6 进汽流量变化对压力系数的影响  33-34
  3.3 攻角变化对动叶栅内流动的数值分析  34-39
    3.3.1 概述  34-35
    3.3.2 攻角变化对动叶内流场的影响  35-38
    3.3.3 攻角变化对动叶流场静压系数的影响  38-39
  3.4 结果验证  39-40
  3.5 本章小结  40-42
第4章小容积流量工况对级内流场的数值分析  42-55
  4.1 概述  42-43
  4.2 小容积流量工况对静叶附近流场的影响  43-48
    4.2.1 对静叶吸力面处静压系数的影响  43-45
    4.2.2 对静叶速度场的影响  45-46
    4.2.3 对静叶出口湍动能的影响  46-48
  4.3 小容积流量工况对动叶附近流场的影响  48-54
    4.3.1 对动叶吸力面处静压系数的影响  48-50
    4.3.2 对动叶速度场的影响  50-52
    4.3.3 对动叶出口湍动能的影响  52-54
  4.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-59
攻读学位期间发表的学术论文  59-60
致谢  60

汽轮机变工况下气动性能的数值模拟

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