针对工业汽轮机拖动用领域中的大型焊接式排汽缸,采用数值仿真方法对排汽缸内的流动特性、气动性能、流量特性与不同的撑管结构进行了计算与分析。揭示了大型焊接式排汽缸内的流场结构,分析了新型水滴型撑管对排汽缸气动性能的增益效果。同时,研究了变工况下排汽缸内流体在发展过程中的流量分布特性。研究结果表明排汽缸上游汽流主要以通道涡状态流动,并以逆向涡对结构流出排汽缸;采用水滴型撑管可以显著改善排汽缸的气动性能;排汽缸入口的周向速度对排汽缸出口的流量分布会产生重大影响。

采用雷诺时均处理的N-S方程和标准k-ε湍流模型,将某新型高效冷凝发电汽轮机低压排汽缸与末级叶栅进行了联合仿真数值模拟研究。计算结果表明:排汽缸中存在以分离涡和通道涡占主导地位的漩涡流,导致气动性能不佳;为了改善扩压能力进而提高其气动性能,采取调整内外导流环扩张角度以及轴向长度等措施对扩压器进行了结构优化,优化后排汽缸出口静压恢复系数从-0.137提升到了0.1617,总压损失系数降低了近18.5%,整机效率提升了近0.5%。