汽轮机叶顶间隙内非定常流动的数值分析.pdf

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1、第32卷第9期动力工程学报VoI．32No．92012年9月JournalofChineseSocietyofPowerEngineeringSep．2012文章编号：1674—7607(2012)09—0666—06中图分类号：TK263．3文献标识码：A学科分类号：470．30汽轮机叶顶间隙内非定常流动的数值分析曹丽华，张冬雪，胡鹏飞，李勇(东北电力大学能源与动力工程学院，吉林132012)摘要：为了分析叶顶间隙泄漏涡的影响范围、运行轨迹和强度的变化规律，以某汽轮机高压级为研究对象，采用SS

2、Tk-w湍流模型，应用PISO算法对叶项间隙内的非定常流动进行了数值模拟．结果表明：叶顶间隙泄漏流是有规律的周期性的非定常流动，泄漏涡的影响范围、运行轨迹和强度随时间和叶顶间隙的变化而变化；泄漏流对主流的影响呈现出从弱到强、再从强到弱的周期性变化规律；叶顶间隙泄漏涡在丁／4时刻的强度和影响范围均达到最大，在T／2时刻，静叶脱落涡和动叶吸力面前部的泄漏涡混合形成新的涡系，而动叶吸力面后部的泄漏涡却与其边界层的脱涡混合，离开吸力面．关键词：汽轮机；叶顶间隙；泄漏涡；非定常流动；数值模拟Numeric

3、alAnalysisonUnsteadyFlowinBladeTipClearanceofSteamTurbinesCAOLi—hua，ZHANGDong—xue，HUPeng—fei，LIYong(SchoolofEnergyandPowerEngineering，NortheastDianliUniversity，Jilin132012，China)Abstract：Takingthebladetipclearanceinhigh—pressurestageofsteamturbineasa

4、nobjectofstudy，nu—mericalsimulationwasperformedonunsteadyleakageflowintheclearanceusingk-wsstturbulencemodelandPISOalgorithm，SOastoanalyzetheincidence，trajectoryandintensityoftheleakagevortex．Resultsshowthatthetipleakageflowisofthecyclicandunsteadyty

5、pe；theincidence，trajectoryandintensityoftheleakagevortexvarywiththetimeandtipclearanceheight；theeffectoftipleakageflowonmainstreamexhibitsaregularvariation，fromweaktostrong，andthenfromstrongtoweak；thestrengthandinci—denceoftheleakagevortexreachtheirm

6、aximumsatT／4；andatT／2，thetail—edgesheddingvortexofsta-torblademixwiththeleakagevortexinthefrontofsuctionsurfaceofrotorblade，creatinganewvortexsystem，whiletheleakagevortexintherearofsuctionsurfaceofrotorblademixwiththeseparationvor—texatitsboundary，le

7、avingthesuctionsurfaceofrotorblade．Keywords：steamturbine；bladetipclearance；leakagevortex~unsteadyflow；numericalsimulation叶顶间隙泄漏损失是动叶损失和汽轮机级内损间隙汽流激振严重地威胁着汽轮机的安全运行。]．失的主要来源．在某些工况下，可以分别占到动叶因此，叶顶间隙泄漏涡和间隙流动问题的研究受到损失和级内损失的45和3O[．另一方面，叶顶了国内外学者的极大关注．收稿日期：201

8、2-03—07修订日期：2012-04—05基金项目：吉林市科技发展计划资助项目(201030003)；东北电力大学博士基金资助项目(BSJXM一201203)作者简介：曹丽华(1973一)，女，山东单县人，副教授，工学博士。研究方向为：汽轮机内部流动的数值分析与热经济性诊断电话(Te1．)：0432—64807479；E—mail：clh320@163．com．第9期曹丽华，等：汽轮机叶顶间隙内非定常流动的数值分析Gier等[5的研究表明，泄漏流所导致的损失表1叶片的几何尺寸中，50以上是因与