汽轮机喷嘴与动叶夹角对其效率影响数值模拟研究

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1、Vo1．34No．5冶金能源Sept．2015ENERCYFORMETALLURCICALINDUSTRY19汽轮机喷嘴与动叶夹角对其效率影响的数值模拟研究王树成谢安国秦梅(辽宁科技大学)摘要通过数值模拟的研究方法，采用标准k—湍流双方程数学模型对不同的喷嘴与动叶之问的角度进行分析，模拟蒸汽在汽轮机动叶表面流过时的压力场。通过分析模拟结果，找到动叶表面压力差值最大时喷嘴与动叶之间的角度关系。关键词汽轮机叶片运行效率数值模拟Numericalsimulationofsteamturbineeficiencyonang

2、lebetweennozzleandbladeWangShuchengXieAnguoQinMei(UniversityofScienceandTechnologyLiaoning)AbstractThroughnumericalsimulationmethods．thestandardk—stwo—equationturbulencemath-ematicalmodelwasusedwhenanalyzingtherelationshipbetweennozzleandtheblade．Thedynamicpre

3、ssurefieldwassimulatedwhenthesteampassingthroughtheleafsurface．Basedontheanalysisofsimulationresults，therelationshipbetweennozzleandtherotorbladewasfound．Keywordsturbinebladeoperationeficiencynumericalsimulation汽轮机在我国的能源和生产中占据着不可或况下的蒸汽流动情况进行数值模拟，找到可以使缺的地位，钢铁企业

4、的自备电厂也由汽轮机提供动叶上下表面压力差最大即动叶升力最大时的喷动力。随着设计水平的不断提高，对于能耗较嘴与动叶之间的角度关系，并另做两组实验加以高、热效率偏低，竞争力不强的汽轮机进行技术证明。升级是十分必要的⋯。设计出合理的叶型参数1模型的建立有助于提升整机的运行效率。这样既可以为企业节约能源做出贡献，也可以为企业带来一定的经1．1数学模型济效益。(1)基本控制方程叶片是影响汽轮机运行效率的一个十分重要汽轮机内部汽流的流动涉及到传热问题，涉的因素，而叶片对汽轮机运行效率的影响主要体及流动和传热问题的变量控制方程

5、可以写成：现在结构参数和操作参数两个方面，包括：叶+div(p)=div(F~sra型、叶间距、喷嘴与动叶的夹角，蒸汽压力，温度等j。在操作参数一定的情况下，选择一种其中：咖为通用变量；为扩散系数；S为广义更符合空气动力学性能的叶型对于提高汽轮机的源项。运行效率有至关重要的意义。文章主要通过改变(2)质量守恒方程模型喷嘴与动叶之间的夹角，对每种角度关系情相同的时间内质量流量相等：塑+++：0收稿日期：2015—04—16ddd)，a王树成(1988一)，硕士；114051辽宁省鞍山市。(3)动量守恒方程冶金能源Vo

6、1．34No．520ENERGYFORMETALLURGICALINDUSTRYSept．2015流体上作用力之和等于流体动量的变化置为500K。由于水蒸气对叶栅做功，所以存在率l4J。所以，动量方程的矢量表示：能量损失，出口的压力和温度都下降。采用动网格模型，动叶区域的网格为MovingMesh，喷嘴+div(puU)=div(7／grad)一塞叶栅和动叶栅之间以及动叶栅和后一级静叶栅之+div(pvV)=div(ngrd一间的交界面为interface。2模拟结果+diV(p=div(ngradw)+S一操作参

7、数及叶型参数不变的条件下，首先设其中：为实际的流动速度。定动叶的角度为35。，分别研究当喷嘴角度为(4)能量守恒方程3。、13。、23。时，对应的动叶表面压力差值大能量守恒方程是分析热交换问题时必不可少小，数值模拟结果说明，当喷嘴角度很小时，其的方程。因为汽轮机向外界的热损失很小，所以对蒸汽流动方向的改变作用不是很明显。由于蒸这里不考虑热量的损失。汽的流动方向与动叶存在较大的夹角，所以，蒸鱼(2+O(puh)一+o(puh)一一。divU++ddyd汽的冲动力在动叶上的分力比较小。蒸汽从喷嘴div(AgradT)+

8、．s流出时对动叶的作用力与蒸汽离开动叶时对动叶其中：A为导热系数；S为流体内热源；AdivU是的作用力的合力方向与动叶的速度方向不一表面力做的功。致一，因而当喷嘴角度较小时，动叶表面压差1．2几何模型也相对较小。但随着喷嘴角度的逐渐增大到合适图1是所需计算的汽轮机叶型经过简化的几的位置，能量损失得到了很好的控制，此时蒸汽何模型。由于每列叶珊上叶片形状相同，所