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《哈尔滨工业大学》 2010年
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蒸汽轮机末级叶片沟槽除湿方法的数值模拟

丁化文  
【摘要】:随着大功率汽轮机、核电汽轮机、核动力舰用汽轮机、地热电站汽轮机的迅速发展,汽轮机低压末几级动叶片的水蚀问题越来越严重。湿蒸汽的存在一方面降低了级运行效率;另一方面也造成了动叶片的可靠性下降。空心静叶沟槽除湿法,是防止或减轻动叶水蚀的最直接且有效的方法之一。如果抽吸缝隙结构设计的合理,可以去除大部分对动叶有危害的水份,不仅可以减轻或消除动叶的水蚀,而且还可以减少大水滴所造成的制动损失和摩擦损失。 概述了蒸汽两相流理论的发展,总结了国内外在这方面研究的现状和存在的问题。同时也介绍了国内外透平内部除湿技术的应用及研究情况,并简要分析了各种除湿方法的优缺点。 通过对某汽轮机末级原型叶片叶栅流场的流动分析,给出叶片压力面和吸力面开设抽吸缝的合适位置,并设计了四种双缝抽吸方案,同一方案开设两个几何结构相同的抽吸缝隙。 本文以Reynolds平均的三维Navier-Stokes方程为基础,采用Eulerian-Eulerian法建立了用于描述两相流动问题的两相均匀介质流动模型的控制方程,基于平衡相变模型编写了水蒸气实际热物理属性文件,并以CFX计算软件为平台,采用均匀介质多相模型发展了一种模拟叶栅内湿蒸汽流动模拟的计算方法,并对计算结果进行了详细分析。计算结果表明同一方案下压力面上的缝隙抽吸量一般要比吸力面上的缝隙抽吸量要大,对于单个缝隙,缝隙的汽流抽吸量随抽吸压比的减小而增大,随着抽吸缝隙宽度的增大而增大,较小的进口角度和适当的过渡圆角可以提高缝隙的抽吸效果。同时发现,抽吸缝隙仅对抽吸缝隙附近气流的参数有所影响,其影响大小与抽吸量成正比,抽吸缝隙所抽吸的叶栅汽流越多,其对叶栅流道内气流的参数影响越大,开设双抽吸缝合理方案的选择应考虑两个方面的因素:缝隙结构对叶片级气动效率的影响和缝隙处汽流的流动特点是否有利于去水效率的提高。
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TK263.3

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【参考文献】
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