文章采用大型商用流体软件——NUMECA,对某大型汽轮机原始设计的低压通流进行了三维数值计算,得到了低压各级的流场分布和气动特性,计算分析结果表明,原始设计的低压末级性能有较大的优化潜力.保持末级动叶不变的前提下,对末级静叶进行轴向前掠,切向弯曲,截面扭转等叶型变换,分析比较各方案对末级效率、排气速度,排气角等气动性能的影响.优化结果表明,对低压末级静叶采用合适的弯掠技术可以改善末级的流场特性,提高末级效率.

以某常规负荷先进三级增压性能参数为基准，尝试采用一种大弯度低损失叶型，进行超高负荷单级增压气动设计。应用基于遗传算法的优化设计方法，以设计点性能为指标进行转静子三维叶片设计，进一步调整转子叶片积叠线规律以提升稳定工作裕度。数值模拟结果表明:以设计点参数为目标进行优化设计可实现设计点高性能;对此超高载荷转子，叶尖前掠使得转子叶片的载荷后移，叶片前缘载荷降低，可增加转子稳定工作攻角范围，有效提升增压级的裕度;与原始三级设计相比，大弯度设计的单级增压级可达到原设计的压比和稳定裕度，效率明显高于原设计，并且与过渡流道匹配较好，验证了设计方法的可行性。