超超临界汽轮机无叶通流的计算分析及研究

论文摘要

超超临界汽轮机发电机组在提高能源利用率和降低污染排放方面具有不可替代的优势,它们将成为今后一段时间内最受关注的一种燃煤发电产品。随着汽轮机单机功率增大、蒸汽参数不断提高,加上可持续发展战略和节能减排的社会需要,都要求汽轮机的效率不断提高。针对项目给定的主蒸汽参数和背压,汽轮机的总体效率只能通过各个部件的效率提高来实现。现代汽轮机的通流设计不仅仅体现在汽轮机叶片通流的气动性能优化设计中,还应特别关注对主汽阀到凝汽器之间的所有汽轮机部件中蒸汽流动的能量损失,即汽轮机无叶通流的气动设计。本文以上海汽轮机厂自主研发的超超临界660MW汽轮机项目为依托,通过CFX软件对该汽轮机无叶通流的高压进汽流道和低压进汽流道进行了数值研究。本文对高压进汽流道进行了数值研究,重点分析了高压进汽流道的进汽腔的流场特性和气动性能。在对进汽管道以及进汽腔不同截面处的静压等值线和损失系数分布的分析基础上,验证了超超临界660MW汽轮机高压进汽结构的进汽腔具有较好型线和通流流道,汽流在进汽腔内具有较好的均匀性。本文对低压进汽流道进行了数值研究,重点分析了中压排汽至低压第一级前的流动情况以及损失特点。根据计算分析结果,对现有结构提出改进设计方案,以进一步减小从中排至低压第一级前的流动损失。通过本文的研究工作,进一步从气动方面认识了上汽超超临界660MW汽轮机无叶通流部分的结构特点,将为向更高参数、更大容量、空冷机组等领域进一步发展打下基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 高压进汽流道的数值计算研究
• 1.2.2 低压进汽流道的数值计算研究
• 1.3 本文研究内容
• 第二章 数值计算方法
• 2.1 控制方程
• 2.2 紊流模型
• 2.3 离散格式
• 2.4 计算网格生成
• 2.5 本章小结
• 第三章 高压进汽流道的数值计算分析
• 3.1 计算模型
• 3.1.1 三维模型
• 3.1.2 网格划分
• 3.1.3 边界条件
• 3.2 流场计算结果分析
• 3.2.1 三维流线图
• 3.2.2 静压等值线分布
• 3.2.3 压力损失系数等值线分布
• 3.4 高压进汽腔的流场计算结果分析
• 3.4.1 静压等值线分布
• 3.4.2 压力损失系数等值线分布
• 3.5 本章小结
• 第四章 低压进汽流道的数值计算分析
• 4.1 计算模型
• 4.1.1 三维模型
• 4.1.2 网格划分
• 4.1.3 边界条件
• 4.2 原始设计结构的流场计算结果分析
• 4.2.1 模型1 的流场计算结果分析
• 4.2.2 模型1 的阻力系数计算结果分析
• 4.2.3 模型2 的计算结果分析
• 4.2.4 压损系数计算结果分析
• 4.2.5 分段阻力系数与雷诺数关系曲线
• 4.3 改进设计方案的流场计算结果分析
• 4.3.1 模型1 的改进设计方案
• 4.3.2 流场计算结果比较分析
• 4.3.3 阻力系数和压损系数比较
• 4.3.4 模型2 的改进设计方案
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 本文结论
• 5.2 今后的工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文