船用汽轮机热力性能和阀箱特性研究

论文摘要

船用动力汽轮机需要具备较高的运行效率。船用动力汽轮机首先要满足低工况下的运行效率,还要致力于提高全工况的运行效率。船用动力汽轮机组根据其低速级组的配置方式,可分为内旁通型、外旁通型、带巡航汽轮机型、串一并联型等四种基本类型。要研究制造大功率蒸汽动力船用汽轮机,首先需要对大功率的船用动力汽轮机不同类型的详细热力性能进行初步研究,以确定不同种类汽轮机热力性能的详细差别和优点及缺点。在本文中,依据大功率船用蒸汽动力汽轮机常用的机型,选定固定功率、固定转速、固定运行工况、固定的进汽初参数、固定的排汽环境、固定低压汽轮机等条件,将高压汽轮机分别设计成目前在用的内旁通型、串-并联型和带巡航汽轮机型（可脱开、不可脱开）等。对这些结构的方案进行了全工况和变工况的热力性能分析,并比较各工况的优点及缺点,提出适合大功率船用蒸汽动力汽轮机发展的结构方案,为后续的进一步研究提供理论依据。大功率船用蒸汽动力汽轮机的喷嘴阀箱内流道的设置也是很重要的,合理的喷嘴阀箱流道设置,可以有效降低流动损失,同时还可以减弱阀箱的振动及噪声,提高大功率船用蒸汽动力汽轮机的功率,并提高经济性和安全可靠性。在本文中,仍依据大功率船用蒸汽动力汽轮机常用的功率机型,按容积流量:并参考以往的设计经验,设计出喷嘴阀箱的结构后,并对其流道进行数值模拟流动分析。通过数值模拟分析,明确内流道各处的压力以及速度值,为今后设计喷嘴阀箱优化流道设置,提供理论依据和相关的数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国外大型船用动力汽轮机发展状况
• 1.3 国内大型船用动力汽轮机研究水平
• 1.4 数值模拟方法的发展及在喷嘴阀箱内流场的应用
• 1.5 本课题研究的主要内容
• 1.5.1 多方案机组热力性能分析
• 1.5.2 喷嘴阀箱内流道的数值模拟
• 第2章 船用动力汽轮机的热力研究方法
• 2.1 蒸汽流动的热力学方程
• 2.2 调节级计算
• 2.3 变工况计算
• 2.4 混合算法中的逆序计算
• 2.5 混合算法中的顺算计算
• 2.6 本章小结
• 第3章 船用汽轮机组热力性能分析
• 3.1 船用汽轮机主要结构形式
• 3.2 各种船用动力汽轮机组的特点
• 3.2.1 内旁通型汽轮机
• 3.2.2 串-并联型汽轮机
• 3.2.3 带巡航机型汽轮机
• 3.3 串-并联型汽轮机方案设计
• 3.3.1 串-并联型汽轮机结构设计的特点
• 3.3.2 串-并联汽轮机关键工况热力过程及计算的特点
• 3.3.3 转换工况
• 3.4 热力性能计算及结果比较分析
• 3.4.1 串-并联型与内旁通型比较
• 3.4.2 串-并联型与带巡航机型比较
• 3.5 多方案对比分析结果
• 3.6 本章小结
• 第4章 喷嘴阀箱的设计与研究
• 4.1 阀箱内流道研究的意义
• 4.2 阀箱内流道的研究内容
• 4.3 本章小结
• 第5章 喷嘴阀箱内流动的数学物理模型
• 5.1 控制方程
• 5.2 湍流模型
• 5.2.1 湍流综述
• 5.2.2 Spalart-Allmaras模型
• 5.2.3 标准k-ε模型
• 5.3 方程的离散
• 5.4 SIMPLE算法
• 5.4.1 问题提出
• 5.4.2 交错网格
• 5.4.3 SIMPLE算法
• 5.5 计算区域的离散化
• 5.5.1 网格生成技术概述
• 5.5.2 结构网格的拓扑结构
• 5.5.3 计算域的网格生成
• 5.6 本章小结
• 第6章 喷嘴阀箱内流场分析
• 6.1 计算初始数据
• 6.2 计算结果及其分析
• 6.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢
• 个人简历