摘要：针对某型号燃气轮机径向排气扩压器支撑保护罩气动特性问题,基于保护罩原气动型线,结合NACA翼型对其进行了优化,并设计了两种新的气动外形。采用稳态和瞬态数值模拟的方法研究了配有10%、50%、90%这3种不同支撑保护罩的排气扩压器径向高度横截面的马赫数分布,支撑保护罩下游的总压损失系数,排气扩压器的静压分布、静压恢复系、通道涡、出口静熵以及透平末级静叶、动叶尾迹对排气扩压器静压恢复系数的影响。稳态研究结果表明:新设计的两种支撑保护罩气动外形延迟了保护罩表面气流分离,其下游总压损失系数降低,排气扩压器静压恢复系数有明显提升;瞬态研究结果表明:透平末级静叶和动叶尾迹对径向排气扩压器静压恢复系数影响较小。

摘要：在燃气轮机涡轮叶片的冷却设计中,气膜孔的流量系数是最关键的参数之一,它会影响气膜的实际冷气流量和气膜冷却效果。使用数值计算方法研究了孔倾斜角、孔复合角、长径比、孔入口圆角、孔出口圆角等几何参数对气膜孔流量系数的影响。提出了一种基于选定基准工况的气膜孔流量系数的关联式,该关联式将这些几何参数的影响考虑在内。与文献中试验数据的对比表明,该关联式精度较高,可以为涡轮叶片冷却设计提供参考。

摘要：使用数值计算方法研究了压比、内流马赫数、外流马赫数、吹风比、速度比等气膜冷却设计中常见的气动参数对气膜孔流量系数的影响。基于数值计算结果,提出了一种气膜孔流量系数的计算关联式。与文献中试验数据的对比表明,该关联式精度较高,可以为涡轮叶片冷却设计提供参考。

摘要：为了提高工业汽轮机效率,实现节能减排和降低加工制造成本,对高转速工业汽轮机低压级组进行气动设计,并对其进行三维气动分析。完成了低压级组的一维设计、二维气动设计和叶型设计:动叶转速为6600r/min,进口总压为200kPa、进口总焓为2684.2kJ/kg、背压为7kPa下的流量为51.2t/h,总总效率为92.4%,总静效率为88.6%,达到设计要求。末级动叶的径高比为2.68,降低了转子的尺寸。三维流场分析显示:低压级组载荷分布均匀,级间匹配合理,气动性能良好;气动参数沿叶高分布均匀,叶片沿叶高具有良好的攻角特性。

摘要：通过对某可调侧向进汽机组全三维流场计算分析发现:侧向进汽会导致下游级组扭矩和流量沿周向分布不均匀,在相同的进出口条件下,侧向进汽的影响级组通流能力明显减小,减少了11.9%,输出功率减少28.4%,效率降低18.8%;相同进出口流量条件下,动叶局部最大扭矩为均匀进汽的1.55倍左右,对叶片强度提出了较高的要求,效率降低17.9%。对侧向进汽机组的设计要充分考虑周向不均匀特性对机组气动性能的影响和对强度考核的要求。为侧向进汽机组通流设计提供了一定参考和指导方向。

摘要：为了保证燃气轮机涡轮叶片能够在高温下长时间稳定可靠运行,需要对涡轮叶片进行冷却,而低压级涡轮叶片的冷气消耗量对整机效率影响较大,因此需要开发出高效的叶片冷却结构。利用一维设计方法完成了某低压级涡轮导叶两种冷却结构方案的设计,并采用三维流热耦合方法获得叶片温度场分布,同时采用Larson-Miller方程预测叶身蠕变持久寿命。研究结果表明:在相同冷气消耗量情况下,方案B最高无量纲温度为0.850,低于材料许用温度,而方案A不能满足设计要求;方案B叶片表面平均冷却效率相对于方案A提高14.2%,吸力面转捩区域持久寿命增加157倍。研究方法和研究结论对低压涡轮导叶冷却结构设计具有指导作用。

摘要：以某型变转速工业汽轮机低压级叶片为研究对象,对叶冠进行结构设计。根据叶冠的特点建立了参数化模型,以啮合角和冠形角为设计变量,确定了叶冠局部等效应力最小和叶冠质量最轻为目标函数。通过采用基于Kriging响应面的遗传算法优化出2组尺寸方案。对比了采用的2组方案,叶片在工作转速范围内叶冠的接触状态和接触应力对叶冠阻尼效果的影响。同时对2组方案叶片进行谐响应分析,得到叶身振动应力分布。综上筛选出方案1为最优方案,其相较原始模型,叶冠最大局部应力降低25.1%,质量增加2.2%,改善了70%转速下叶冠接触状态,且叶身振动应力降低6.6%。该研究结果可以指导变转速工业汽轮机叶片的叶冠设计。

摘要：高参数高转速工业汽轮机调节级工作在高温高压环境下，同时由于调节级存在部分进汽结构，调节级动叶同时受到高频激振力和低频冲击载荷的作用，其受力状况非常复杂，工作环境异常恶劣，因而除了需要对调节级叶片进行常规的强度和振动分析外，其动强度评估是调节级叶片设计的重要内容。然而，已有的方法对动应力的评估常常基于经验参数的选取，特别是汽流激振力和复杂阻尼结构的摩擦阻尼难以估计。针对以上问题，本文的工作主要从两方面开展：一、采用CFD方法进行非定常计算，获得作用于调节级动叶上的真实汽流激振力；二、在真实激振力作用下进行瞬态动力学分析，获得调节级动叶的动应力。通过本文的工作，建立了一套评估复杂阻尼结构叶片动强度的分析方法，完善了复杂阻尼结构叶片的设计体系。对一特定的高参数高转速调节级动叶动应力进行了评估，评估结果显示，该调节级叶片的动应力满足安全性要求。

摘要：凝汽式工业汽轮机排汽系统是连接末级动叶和凝汽器的重要部件，低压级组与排汽缸之间存在相互作用，不仅影响排汽缸的气动性能，还对低压级组的气动性能和强度造成一定的影响。本文应用计算流体动力学软件CFX将两级低压级组与排汽缸进行定常、非定常联合数值计算，并将计算结果与相关设计准则进行了比较，具有较好的同比特性。同时着重研究了非轴向对称排汽缸与低压级组间的相互作用情况，给出了末级动叶所受力和力矩随时间的变化情况，进一步给出了气流弯应力随时间的变化曲线以及低压级组效率随时间的变化曲线。应用流固耦合方法给出了末级动叶在某一时刻的应力分布，通过FFT变换得到末级动叶片所受气流弯应力的频幅图，分析了影响末级叶片安全性的因素。最后，在集成优化软件SiPES-OPT平台下，应用蚁群算法对低压缸进行了优化，取得了较好的结果。

摘要：针对提高蒸汽透平机组效率的需求,基于***集成软件平台,集成SolidWorks,ICEM和CFX等多个软件构建透平低压排汽缸优化设计系统.系统采用参数化建模、三维黏性流体分析和蚁群算法等多种手段,对某型号透平低压排汽缸模型进行优化设计.结果表明,优化后平均压力恢复因数提升188.31%,出口气流不均匀分布因数明显下降.该优化设计系统能有效提高透平低压排汽缸气动性能.