低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究.PDF

2002 年 12 月 北 京 航 空 航 天 大 学 学 报 December 　2002 　第28 卷 第6 期 Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics Vol . 28 　No6 低压蒸汽透平排汽缸内能量损失的数值研究 徐 　旭 康 　顺 　　蒋洪德 (北京航空航天大学 宇航学院) 　　 ( 中科院工程热物理研究所) ( ) 　　摘 　　　要 : 运用三维粘性流场数值模拟软件 Fine/ Turbo 对一个低压蒸汽透 平排气缸内的复杂流动进行数值模拟 ,计算结果与已有的实验数据进行了对比. 计算 得到的排气缸出口截面上的质量平均总压损失为 47 . 8 % ,实验值为 40 . 9 %. 数值模 拟清晰地显示了排气缸通道内的流场结构是以各种旋涡为主要特征 ,包括通道涡 、分 离涡和端壁涡等. 其中 ,通道涡的尺度最大 ,是造成排汽缸内能量损失的最主要因素. 关 　键 　词 : 蒸汽透平 ; 排气缸 ; 数值模拟 ; 总压损失 中图分类号 : TK 263 . 1 ( ) 文献标识码 : A 　　　　文 章 编 号 : 2002 　　蒸汽透平的排汽缸是将末级动叶排出的蒸汽 实验测得到的数椐包括 :在导流环入 口截面 引入冷凝器的气流通道 ,其复杂的几何形状使气 上游约 250 mm 处的平直段入 口处的总压和静压 流经历了由轴向到径向的90°折转 ,产生强烈的周 分布 ;在排汽缸内部 , 内、外导流环和盖板壁面上 向和径向压力梯度 ,形成大尺度的旋涡 ,从而导致 静压分布 ;在导流环入口截面 、出口截面和排汽缸 排汽缸内的能量损失增加 ,压力恢复能力降低. 排 出口截面上的总压和静压. 图 1 所示为半个排汽 气缸压力恢复能力的下降 ,意味着末级动叶的出 ( ) 缸 关于 yz 面对称 上的测点分布 ,包括导流环 [ 1] 口背压增高 ,整个蒸汽透平的做功能力下降 . 因 入口 G ～ G , 导流环出口 G ～ G , 内导流环 I1 I3 O1 O3 此 ,要提高蒸汽透平的工作效率 ,透彻地认识排气 壁面 I G1 ～I G4 , 外导流环壁面 OG1 ～OG3 , 盖板 H1 缸内三维流动的细节 、并将其纳入整个透平的一 ～H 和排汽缸出口 O ～ O , 以及 3 个显示计算 5 1 3 体化设计中是非常重要的. 结果的截面 : C , C 和 O. 1 3 然而 , 由于排气缸内的流动极其复杂 , 国内、 外在这方面的研究进行