给水泵汽轮机流场的数值模拟-学兔兔 www.xuetutu.com

第39卷第2期2010年6月热力透平THERMALTURBINEVo1．39No．2Jun．2010给水泵汽轮机流场的数值模拟徐芬，彭泽瑛(上海电气电站设备有限公司汽轮机厂，上海200240)摘要：介绍了采用NUMECA的Fine／Turbo软件对超超临界1000MW机组给水泵汽轮机的三维复杂流动进行了变工况数值模拟，具体分析了3个典型工况下的反动度、攻角以及效率等的变化情况。计算分析表明，进汽参数和转速对流场的气动特性影响较大。同时，3个不同转速及负荷工况下末级叶片的流场数据为进一步的叶型优化提供了依据。关键词：给水泵汽轮机；变工况；气动；数值模拟中图分类号：TK262文献标识码：A文章编号：1672～5549{2010)O2一O13O—O4NumericalSimulationofFlowFieldforBFPTXUFen，PENGZe—ying(ShanghaiElectricPowerGenerationEquipmentCo．，Ltd．ShanghaiTurbinePlant，Shanghai200240，China)Abstract：Thenumericalsimulationundertheoff～designoperationofBFPTiscarriedoutbyapplyingFine／TurbooftheNumecasoftwarefortheultra—supercriticalIO00MWunit，andthereaction，incidenceangleandefficiencyinthreetypicalconditionsareanalyzedindetail．Thecomputationalresultsdemonstratethatthereismucheffectofinletparameterandspeedonaerodynamiccharacteristicsoftheflowfield。andtheflowdatawiththreetypesofspeedandloadconditionsaresuppliedforfurtheroptimizationofblades．Keywords：BFPT；off-designcondition；aerodynamics；numericalsimulation合理利用能源以及节能减排是当今世界解决能源问题的主要手段，现代汽轮机在向大功率、高效率的方向发展。给水泵汽轮机作为大功率汽轮发电机组不可缺少的重要辅助设备，为了适应激烈的市场竞争，必然具有更高效率、更高安全性及更高运行灵活性的特性。由于给水泵汽轮机的进汽参数和运行转速随主机变负荷运行工况而变化，因而，在产品的气动设计开发中必须充分关注复杂变化的流动状况对机组性能的影响。汽轮机气动设计的任务是根据热平衡计算提供的初始和终端参数，在满足出力的要求下进行通流部分设计：确定流量、叶片尺寸、级数、合适的焓降分配、轴向排汽速度等几何和物理参数。汽轮机内部的流动相当复杂，在早期的设计过程中以一元流动为主，这种方法不能准确地描述汽轮机内部流场的真实情况。随着计算机技术及计算气动力学等相关学科的发展，汽轮机气动设计技术，包括计算方法、设计准则、设计规范等都在不断更新。三维数值模拟计算作为研究流体流动规律的一种有效途径，为汽轮机的通流设计提供了新的技术平台。本文采用Numeca的Fine／Turbo软件对某百万超超临界机组用给水泵汽轮机通流部分的压力级共五级十排叶片进行了变工况三维粘性数值模拟，得到了不同工况下叶栅内部流场的流动细节，着重分析了末级动叶在3种典型工况下的流场特点，计算得到的不同工况下叶片所受的气动载荷参数，为叶片、叶轮的强度分析提供了更为精确的依据。1分析方法1．1数值模型在生成计算网格之前，首先需要确定计算区域，然后对整个计算域内的流场进行网格划分。本文对给水泵汽轮机除调节级之外的全部压力级共五级十排叶片进行数值模拟，计算域起始于调收稿日期：2009—10—20修订日期：2010一O1～04作者简介：徐芬(1981一)，女，毕业于上海交通大学动力机械及工程专业，硕士研究生，工程师，从事汽轮机通流及叶片设计工作。-_圜一薯蓊鏊学兔兔www.xuetutu.com给水泵汽轮机流场的数值模拟热力透平节级末端、压力级进口处，计算域末端到末级动叶的出口处，为了获得稳定的流场，分别对计算域的前后端作了适当的延长处理。采用Numeca软件中的AutoGrid5模块生成各排叶片的计算网格，由于末三级动叶扭转比较大，为了获得高质量的网格，直接采用AutoGrid5默认的拓扑结构，叶栅块采用O型网格，Blade—to—Blade网格结构如图1所示。壁面第一层网格尺寸为0．01mm，沿叶高方向的网格数为41，