大功率汽轮机低压排汽缸与末级联合计算及优化改型

论文摘要

汽轮机低压排汽缸是连接末级叶栅和凝汽器的通流部件。它的主要功能是把末级排出的蒸汽很好地组织输送到凝汽器中去,同时回收排汽的余速动能,转化成压力能。排汽缸气动特性的好坏直接关系到末级出口背压的大小、排汽余速动能的回收率以及凝汽器入口的气流状况。因此,从改善排汽缸气动特性着手,透彻认识缸内流场结构,分析气动损失来源,研究优化改型方法,对提高汽轮机组的效率有着非常重要的意义。本文首先以干蒸汽为工质进行了不同进口旋流角下排汽缸流场的单独模拟,分析排汽缸内的流动结构和参数分布。分析表明,排汽缸内存在复杂的涡系结构,这些涡系结构是排汽缸流动的主要特征,同时也是造成缸内气动损失的主要因素。对比不同进口旋流角下排汽缸气动特性可以发现,一定的进口旋流可以改善排汽缸的静压恢复性能和气动效率,但会导致出口气流不均匀性增加。为了获得更加接近真实的排汽缸入口条件,本文在排汽缸单独计算的基础,又开展了排汽缸和末级叶栅的联合模拟,计算工质选用与实际机组运行相符的湿蒸汽,末级叶栅采用全周通道。研究表明,排汽缸和末级叶栅间存在强烈的相互作用,这种相互作用对排汽缸和末级全周通道内的流动都会产生影响。在对排汽缸流场进行分析时,发现扩压器内环附近发生比较大的流动分离,导致排汽缸静压恢复性能恶化,气动损失增加。为了改善排汽缸的气动性能,本文进行了优化改型,通过控制扩压器的扩散比和前壁面倾角有效抑制了内环附近的分离,使排汽缸的静压恢复性能和气动效率都得到提高。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 研究现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 数值研究方法
• 2.1 引言
• 2.2 控制方程
• 2.3 湍流模型
• 2.4 数值计算软件
• 2.5 本章小结
• 第3章 进口旋流对排汽缸流场的影响
• 3.1 引言
• 3.2 排汽缸模型
• 3.3 排汽缸网格划分
• 3.4 边界条件
• 3.5 排汽缸性能参数
• 3.6 排汽缸内流动分析
• 3.7 不同进口旋流下排汽缸气动特性比较
• 3.8 本章小结
• 第4章 排汽缸与末级联合计算以及优化改型
• 4.1 引言
• 4.2 叶栅模型及计算方法
• 4.3 末级叶栅流场分析
• 4.4 排汽缸内流场分析
• 4.5 排汽缸优化改型
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢