本文将研究不同最大相对厚度及翼型最大厚度位置对翼型气动噪声的影响。以NACA4与NACA6系列翼型为研究对象,采用基于BPM理论的风力机翼型噪声源仿真软件,研究翼型最大相对厚度及其位置对气动特性和声压级的影响。结果表明:最大相对厚度增大,翼型的气动特性变差,噪声变大。最大厚度越靠近尾缘处时,最大升力系数越大,最大升阻比越大,所对应的最优攻角越小,噪声先增大后减小。

主汽阀和调节阀的气动性能影响汽轮机组的经济性。文章采用CFD数值分析软件对东方超超临界高参数二次再热汽轮机超高压主汽阀、调节阀的气动性能进行了分析,结果表明,通过优化设计,可改善主汽阀、调节阀的气动性能,确保了新开发的超超临界二次再热660 MW汽轮机组的经济性与可靠性。

分瓣压制成型再拼焊的这种方式生产的导流环和理想设计状态存在着一定的偏差,文章对这种偏差所引起的排汽缸气动性能的变化进行了详细的计算分析。首先分析了拼焊弧段数(不考虑焊缝余高)和焊缝数量(仅考虑焊缝余高)对简化排汽缸模型气动性能的影响,然后针对某工程实际应用的排汽缸在假想的不同拼焊方式下的实际气动性能进行了验证计算。其研究成果可以为低压排汽缸导流环的设计和制造提供参考。

文章采用商业CFD软件进行数值模拟,分析抽口内部流场的流动损失特性并结合相应截面的流线图,以对比不同抽汽结构对流动损失的影响。计算结果表明在抽汽腔室和连接管之间增加过渡腔室、将抽汽缝隙偏向主流进汽方向(减小气流折转角度)且进入抽汽腔室的流速尽量控制在50 m/s以下、抽汽腔室尽量为规则状、抽汽缝隙和连接管布置在腔室中部等措施能够明显提高整个抽口的气动性能。

高压进汽室的气动性能直接影响汽轮机的整体效率,文章对不同耦合汽轮机高压首级叶片的进汽腔室结构进行数值对比分析,介绍了进汽腔室结构改变所带来的对进汽室气动性能的变化。本文的研究对象为某型号超临界高压进汽室,气流从进汽管进入进汽腔室并且最后进入主流叶片流道。采用商业CFD软件进行数值模拟,分析进汽室内部流场的流动损失特性并结合相应截面的流线图,对比不同进汽腔室结构对流动损失的影响。计算结果表明在高压进汽腔室中分面处增加倒角、在中分面处增加薄板结构等措施将明显提高整个高压进汽腔室的气动性能,并有效提高进入叶片排的气流均匀性,进而改善耦合首级的气动性能。

为了研究不同载荷重心位置对叶片气动特性的影响,对2种不同叶型参数的后加载叶型进行了平面叶栅气动特性实验。结果表明对于这2种后加载叶型,前缘直径的减小、尾缘弯折角的增加会使得叶片载荷增加和载荷重心后移,使得叶型损失减小、端部损失增加,但端部损失的增加量与叶型损失的减小量相比,其值较小;对于载荷大小和位置相近的后加载叶型,降低叶型损失是关键,合理设计吸力面的顺压梯度的大小可以有效减小叶型损失,而吸力面的逆压梯度的影响则较小。

文章采用CFD软件NUMECA对某新开发的静叶型线开展了平面叶栅气动性能计算研究,得到叶栅在设计工况下和变工况下的能量损失系数和出口气流角的变化规律,并将计算结果与平面叶栅空气动力学试验研究结合起来进行对比分析。从CFD计算结果和试验结果得出:两者的能量损失系数变化趋势基本吻合,该叶型设计工况下的能量损失系数较小,且应用的变工况范围较宽。另通过试验结果的对比显示该型线的能量损失系数较原始型线降低了约30%,是一种气动性能优良的静叶型线。

透平机械主机参数不断提高,法兰连接结构的密封性问题日益突出。U型密封件是最常用的法兰密封结构。关于U型密封件的设计方法国内外很多学者已经做了大量研究工作,但是对其应力水平的理论分析方法还鲜有报道。文章基于简单的悬臂梁理论建立了U型密封件的理论模型,系统研究了U型密封件的密封紧力和应力分布规律,形成完整的U型密封结构的理论设计方法,并将设计结果与有限元计算结果进行比较,证明了计算模型的准确性。

文章介绍了某阀门的结构以及受力特点,从密封环受力分析的角度出发,对密封环的结构进行优化分析,得出了2种优化结构。基于密封环材料的弹塑性力学特性,研究了应变硬化指数对本构性能以及接触压力的影响,并分析了应变硬化指数对密封接触压力的影响。结果表明,有限元分析结果与理论分析的高接触应力区域位置基本一致,2种优化结构均能有效提高密封环密封接触压力。机组运行结果表明:密封结构优化后,轴封母管温度显著降低,密封效果与分析结果基本一致。

为满足新能源汽轮机低压进汽系统的开发,采用数值求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes(RANS)方程研究了耦合第一级的光热汽轮机低压进汽结构的气动性能,并对无叶通道进行了优化设计,同时考虑了不同蒸汽调节阀结构对低压进汽系统通流能力的影响。结果表明:原始低压进汽结构会造成较宽跨度的静叶进汽攻角和较大的进汽不均匀度,最大汽流角分布在蜗壳的左右两侧;优化的策略在于增大进汽弯管的出流面积和倾角,通过减小滞止涡来降低汽流角跨度和进汽不均匀度,这样可以有效地改善第一级静叶进口的汽流组织;随着调节阀门偏心度的增加,蒸汽阀通流能力增大,且总压损失降低。研究方法和结果为高性能光热汽轮机通流设计提供了技术支撑。