非軸對(duì)稱端壁渦輪葉柵內(nèi)濕蒸汽流動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著科技的不斷進(jìn)步，人們對(duì)于動(dòng)力機(jī)械中能量轉(zhuǎn)化效率的問(wèn)題也愈發(fā)重視，而蒸汽輪機(jī)作為火力發(fā)電以及艦艇驅(qū)動(dòng)中重要的動(dòng)力裝置，如何提高其運(yùn)行效率一直都是科研工作中最優(yōu)先考慮的問(wèn)題。由于工質(zhì)為水蒸氣，在真實(shí)的流動(dòng)現(xiàn)象中，蒸汽輪機(jī)葉柵的內(nèi)部不僅存在著葉輪機(jī)械里不可避免的二次流問(wèn)題，同時(shí)也存在著復(fù)雜的水蒸氣相變問(wèn)題。因此，減小蒸汽輪機(jī)內(nèi)部的二次流損失以及濕蒸汽損失對(duì)于未來(lái)高性能蒸汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)具有極其重要的意義。
　　由于非軸對(duì)稱端壁造型控制葉

2、柵中二次流損失的機(jī)理是改變了葉柵中的壓力場(chǎng)分布，而壓力場(chǎng)的改變也能夠影響水蒸氣的凝結(jié)。為了研究如何同時(shí)控制二次流和濕蒸汽這兩種損失，在本文中嘗試對(duì)White葉柵的下端壁進(jìn)行非軸對(duì)稱端壁造型的改造。在研究的開(kāi)始，首先確定選用了基于三角函數(shù)法的端壁造型方法，使用了這種端壁造型方法的葉柵能夠在不同的軸向位置生成不同高度的非對(duì)稱端壁造型，本文中構(gòu)造的數(shù)值模型，網(wǎng)格數(shù)為80萬(wàn)，采用SST湍流模型，通過(guò)將數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明本文采用

3、SST湍流模型計(jì)算得到的結(jié)果是可靠的。
　　在本文第三章中一共建立了九種不同的模型，通過(guò)對(duì)這九種不同算例的模擬，并將結(jié)果同原型葉柵進(jìn)行對(duì)比，可以發(fā)現(xiàn)當(dāng)非軸對(duì)稱端壁造型位于葉柵中部時(shí)，葉柵中二次流損失和濕度均有所減少，其中，造型峰值位于葉柵中部時(shí)，峰值占5％葉高的方案可以使22%葉高以下的二次流損失減少2.1%，使30%葉高以下的濕度減少1.2%；峰值占10%葉高的方案可以使26%葉高以下的二次流損失減少3.5%，使30%以下葉高的

4、濕度減少5.3%。
　　同時(shí)，在本文中，還對(duì)控制效果較好的兩個(gè)造型方案進(jìn)行了攻角適應(yīng)性驗(yàn)證，從數(shù)值模擬的結(jié)果可以看出，應(yīng)用了非軸對(duì)稱端壁造型的White葉柵攻角適應(yīng)性良好。在正攻角來(lái)流條件下，20%以下葉高的二次流損失略有增加，但是葉柵出口截面處平均氣動(dòng)參數(shù)變化不大；在負(fù)攻角來(lái)流條件下，葉柵內(nèi)不僅二次流損失減小，葉片吸力面?zhèn)冉吮谔幐邏簠^(qū)域隨著攻角增大面積逐漸變大，并且逐漸向葉柵中后部移動(dòng)，使得葉柵吸力面中部的凝結(jié)現(xiàn)象得到了抑制。