汽轮机末级三维非定常流动数值模拟
为保证网格质量，计算模型采用Ｈ—Ｏ—Ｈ型网 格。一个周期通道网格总数约１１００ ０００，其中静叶 进口段Ｈ型网格数２５×３３×２５，环绕静叶叶片。 型网格数２１×３３×１４１；环绕动叶叶片Ｏ型网格 数２ｌ×３３×１ ６ｌ，动叶出口段Ｈ型网格数为２５× ３３×４９。静叶的旷约小于１２，动叶ｙ＋约小于６。 图１为计算网格图。
很多学者已经对涡轮级中引起非定常力各因 素的作用机理进行了研究。Ｄｒｉｎｇ等人在１ ９８２年 的研究表明［２］，当静子和转子之间问距为１５％平 均轴向弦长左右时，转子前缘的非定常压力脉动 可高达相对动压的８０％左右，这意味着它在叶片 表面会产生大的非定常载荷，对叶轮机的性能、叶 片强度等将会产生大的影响。Ｄ６ｎｏｓ等人研究了 跨音涡轮级中转子承受非定常气动力的情况，结 果表明控制涡轮转子表面压力脉动的主要冈素为 ｝游静叶尾缘激波引起的强压力梯度，减少激波 强度，则可以降低叶片表面的压力脉动幅度口］。 Ｍｉｌｌｅｒ等人研究＿ｒ典型设计条件下跨音涡轮级内 的非定常流动，结果显示在典型设计条件下，上游 叶片排出¨激波对下游叶片的影响比尾迹作用的 影响更大，Ｅ游导叶尾缘激波对下游转子叶片的 影响强度呈周期性变化“］。
２．香港理工大学机械学系，香港； ３．北京北重汽轮电机有限责任公司，北京１０００４０）
摘要：采用三维粘性非定常数值模拟方法，对某汽轮机设计状态末级非定常流动进行了模拟，并对设计状态
下备因素引起末级动叶表面产生非定常力的大小和作用机理进行了分析。结果表明．本文中的汽轮机末级在
设计条件下，上游静叶尾缘激波和位势场对下游转子的影响比尾迹作用的影响更大，静叶尾缘激渡和位势场
１０００８３，Ｃｈｉｎａ；
Ｔｈｅ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈｏｎｇｋｏｎｇ，Ｃｈｉｎａ；
３．Ｂｅｉｊｉｎｇ Ｂｅｉｚｈｏｎｇ Ｓｔｅａｍ ＴｕｒｂｉｎｅＧｅｎｅｒａｔｏｒＣＯ，ＬＴＤ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｕｎｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ａｔ ｄｅｓｉｇｎ ｓｔａｔｅ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ
本文通过非定常三维数值模拟手段，计算了 某汽轮机在典型设计状态下末级的非定常流动， 并分析和研究了在此状态下汽轮机末级动叶表面 的非定常流动现象及流动机理。
万方数据
１数值方法
１．１计算方法 本文计算中求解非定常雷诺平均Ｎ ｓ方程。
数值方法空间采用中心差分格式，时间采用二阶 迎风格式，同时在非定常计算中采用了隐式双重 时间步法以加速收敛。湍流模型采用ｓ—Ａ模型。 １．２网格设置
的研究．
万方数据
第ｌ期
綦蕾等：汽轮机末级三维非定常流动数值模拟
高周疲劳是蒸汽轮机／燃气轮机发生故障的 主要原因之一。涡轮叶片产生高周疲劳的主要原 因是颤振和强迫振动，其中强迫振动的主要原因 之一是涡轮级内部的强三维非定常粘性流动，包 括上游叶片排的尾迹，叶片排之间的位势作用等。 非定常流动导致叶片表面产生大幅度的非定常 力，当非定常力的频率和叶片的固有频率接近时， 不仅会引发严重的叶片振动，甚至可能使叶片断 裂［１］。高周疲劳问题在高负荷的汽轮机／燃气轮机 中更为突出。因此深入理解涡轮级中非定常力产 生的机理对汽轮机以及叶轮机械的发展都具有重 要意义。
蒸汽轮机在典型设计状态下末级的流动具有 超音特性，导致叶片排之间具有很强的相互作用。 上游静子形成的尾缘激波对下游转子前缘产生了 很强的非定常压力场，上游静子尾缘周围的位势 场对转子叶片前部也产生了较强的压力脉动。另 外，上游静子的尾迹和转子自身的流动特点都会 引起转子叶片表面产生较强的非定常压力脉动。 本文研究的目的就是了解这些因素引起非定常力 的大小，以及产生非定常力的机理，从而为在蒸汽 轮机和涡轮的气动设计中考虑非定常力的影响提 供思路和理论依据。
ＱＩ Ｌｅｉｌ，ＺＯＵ Ｚｈｅｎｇ—ｐｉｎ９１，ＬＵ Ｈｏｎｇ—ｚｈｉ２，ＹＵ Ｅｒ＿ｌｉａｎ９３，
Ｔｉａｎ Ｄｏｎｇ—ｑｉａｎ９３．Ｓｈｉ Ｉ．ｉ ｍｉｎｇ‘’
（１．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｎ Ａｅｒｏ Ｅｎｇｉｎｅｓ，
Ｂｅｒｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ．Ｂｅｉｊｉｎｇ ２．Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，
ｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｈｅｒｅ，ｓｈｏｃｋ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ
ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｆｒｏｍ ｕｐｓｔｒｅａｍ ｂｌａｄｅ ｒＯＷ ｉｓ ａｎ ｏｒｄｅｒ ｏｆ ｍａｇｎｉｔｕｄｅ ｇｒｅａｔｅｒ ｔｈａｎ ｗａｋｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｓｈｏｃｋ ａｎｄ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔｓ ｃａｕｓｅ ａ ｐｅｒｉｏｄｉｃ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎ—
ｏｆ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ３ Ｄ ｖｉｓｃｏｎｓ ｆｌｏｗ，ａｎｄ ｔｈｅ ａｎａｌｙｓｅｓ ｏｆ ｕｎｓｔｅａｄｙ ｆｏｒｃｅ ｏｎ ｔｈｅ ｂｌａｄｅ Ｂｕｒ
ｆａｃｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ａｃｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｉｎｄｉｃａｔｅｓ ｔｈａｔ ａｔ ｔｙｐｉｃａｌ ｄｅｓｉｇｎ ｏｐ—
２结果及分析
计算结果显示，设计点的流动具有很强的非
航空动力学报
第２ｌ卷
定常性，下文将主要针对引起设计点非定常流动 的因素进行分析。
００
０．２
０４
０６
０８Βιβλιοθήκη ｌ０（ｃ）动叶叶尖
图２一个周期（了’）内动叶表面静压系数分布
Ｆｉｇ．２ Ｒｏｔｏｒ ｓｕ“ａｃｅ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｅｆＥｃｉｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ ｏｖｅｒ ｏｎｅ ｔｉｍｅ ｐｅｒｉｏｄ
ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｒｏｔｏｒ ｂｌａｄｅ ｓｕｒｆａｃｅ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｓｐａｃｅ ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｔｈｅ ｌａｓｔ ｓｔａｇｅ ｏｆ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｉｎｅ；ｔｕｒｂｉｎｅ； ｕｎｓｔｅａｄｙ ｆｌｏｗ：ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
收稿日期：２００４ １２ ２７；修订日期：２００５ ０３ ２８ 作者简介：綦营（１９８１），女，湖南株洲＾，北京航窀航大大学能源与动力工程学院博士生，主要从事叶轮机内部非定常流动机理
第２ｌ卷第１期 ２００６年２月
航空动力学报
Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｅｒｏｓｐａｃｅ Ｐｏｗｅｒ
文章编号：１０００ ８０５５（２００６）０１—０１４４—０６
Ｖ０１．２ｌ ＮＯ．１ Ｆｅｂ．２００６
汽轮机末级三维非定常流动数值模拟
綦 蕾１，邹正平１，陆宏志２，于尔亮３，田东强３，师黎明３ （１．北京航空航天大学航空发动机气动热力重点实验室，北京１０００８３
２．１激波和位势场作用
从图３可以看出，静叶根、中部尾缘激波和位 势场对动叶表面非定常压力脉动起着主导作用， 其绝对幅值明显高于其他影响因素。随着静子和 转子周向位置的不断变化，转子叶片表面前缘受 到上游静叶尾缘激渡以及静叶位势场影响而产生 大幅度的压力脉动。从图中观察到，静叶尾缘出口 激渡的作用范围较小，但是引起的压力脉动相对 较大；而静叶周围压力分布造成的位势场作用范 围比出口激波的作用范围大，它引起的压力脉动 也较大。激波与位势作用存在相位差，这与当地的 叶片造型及流动组织有关。
在计算中考虑到实际流动的未级进口不是均 匀流动，来流状况与次末级的流动相关，因此在进 口边界条件的处理上计人了次末级流动对末级流 动的影响。先进行次末级加末级两级定常计算，将 计算结果得到的次末级出口总温、总压和气流角 周向平均值沿展向的分布，作为非定常计算的进 口边界条件。出口背压利用径向平衡原理给定叶 中处静压值。
第１期
綦蕾等：汽轮机末级三维非定常流动数值模拟
１４７
（ａ）叶根吸力面
（ｂ）叶中吸力面
ｆｃｌ叶尖吸力面
（ｄ）叶根压力面
Ｆｉｇ．３
图３动Ⅱｆ表ｌｌｉｉ静压系数分布
Ｒｏｔｏｒ ｓｕｒｆａｃｅ ｓｔａｔｉｃ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｓ
（ａ）叶根
的高压力梯度对角线说明动叶吸力面根部至中部 区域受静叶尾缘激波的影响较大，而在压力面和 吸力面叶尖几乎不受静叶尾缘激波的影响，如图 ３（ｃ）～（ｆ）。静叶尾缘的激波不能直接撞击到动叶 压力面上，因此动１１｝‘压力面受激波的影响相对较 小。吸力面叶尖受激波影响较小，是因为上游静叶 尖部比中部和根部做功小，如图５（图中Ｈ表示 叶高），静叶尖部出口处没有产生足够强度的激渡 （如图４（ｃ）所示），再加上叶尖静叶和动叶之间的 轴向距离较大，导致动叶尖部压力没有受到静叶 尾缘激波的影响。
万方数据
的表面静压分布都有明显的变化，特别是在叶片 根部和中部的大部分区域静压的变化更为剧烈， 表明在设计点末级动叶表面的非定常性较强。叶 片表面静压分布的变化将直接影响叶片表面非定 常力的分布，包括非定常力的幅值及频率。
图３给出了一个周期内动叶根、中，尖表面压 力变化时空图。其中横轴丁表示静子通过的周期 （即相位变化），纵轴ｚ表示动叶的轴向弦长。从 图中看出影响末级动叶表面非定常力的因素较 多，比较突出的主要有上游静叶尾缘激波和位势 场作用，静子尾迹作用，以及转子尾缘出口膨胀波 作用等。
300MW机组低压缸零出力改造的调试与运行分析
300MW机组低压缸零出力改造的调试与运行分析摘要：低压缸零出力技术作为一种新型的汽轮机灵活性和深度调峰改造技术，其具有灵活、便捷和可变负荷范围大等优点，可以满足国家重大战略要求和发电企业发展需要。
因此近年来，国内外越来越多的发电企业开始进行低压缸零出力技术改造。
某电厂对一台300MW机组进行了低压缸零出力技术改造，并于2020年12月进行了低压缸零出力试运行。
试运结果显示，该电厂对4号机组进行的改造基本可以满足预期要求。
关键词：低压缸零出力；汽轮机；供热；300MWAbstract：As a new type of steam turbine flexibility and deep peak shaving transformation technology, low-pressure cylinder cut-off has the advantages such as flexibility, convenience, and large variable load range, which can meet the national strategic requirements and the development needs of power generation enterprises. Therefore, in recent years, more and more power generation enterprises at home and abroad have begun to carry out technical transformation of low-pressure cylinders cut-off. A power plant carried out the technical transformation of the low-pressure cylinder cut-off for the 300MW unit, and carried out the low-pressure cylinder cut-off trial operation in Dec, 2020. The trial operation results show that the transformation of the unit can basically meet the expected requirements.Key words:low-pressure cylinder cut-off; steam turbine; heating supply; 300MW火电灵活运行及深度调峰主要通过储能、锅炉改造、汽机改造来实现。
单台风电机组尾流流场模拟
单台风电机组尾流流场模拟李品;王东升;崔岩松【摘要】基于CFD的数值模拟的方法,利用Fluent软件对单台风电机组的尾流流场进行数值模拟,得出尾流区中风速的分布规律,并对模拟结果进行分析.根据Larsen尾流模型,计算得到尾流区风速分布,并将二者结果进行相互验证.结果表明,二者计算结果相符,该方法可为风电场微观选址,合理布置风电机组减少尾流效应不利影响提供参考,并得到Larsen尾流模型的适用条件.【期刊名称】《东方汽轮机》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P51-55)【关键词】风力涡轮机;尾流流场;CFD数值模拟;微观选址【作者】李品;王东升;崔岩松【作者单位】河北建投新能源有限公司,河北石家庄,050000;东方电气自动控制工程有限公司,四川德阳,618000;河北建投新能源有限公司,河北石家庄,050000【正文语种】中文【中图分类】TK830 引言在风电场中，风经过旋转的风轮后会发生速度大小和方向的变化，这种对初始空气来流的影响称之为风力机的尾流效应。
尾流导致气流中附加风剪切和湍流强度，这会影响下游风力发电机组的疲劳载荷和结构性能等因素，减少风力机的输出功率，进而影响整个风电场的总输出功率。
因此，开展风电机组尾流场的研究对于合理布置风力发电机组，减少风力发电机组间尾流干扰，进而提高整个风电场的发电效率有着重要意义。
国内外许多专家学者对风电机组的尾流效应开展了广泛研究，一类是尾流模型研究方法，这些模型是由学者提出的简化尾流模型，然后利用实验数据检验模型并且进行修正。
比如WAsP采用的Park模型、Ainslie提出的涡粘性尾流模型、Larsen 尾流模型、 Jensen模型、 AV（AeroViroment）尾流模型等等。
其中Larsen模型是基于旋转对称湍流边界层公式的渐进表达式的半解析尾流模型，尾流区边界非线性并且某一点的风速除了与风力机后距离有关还与距离中线的距离有关，更加符合实际，在欧洲风电机组项目标准中被推荐使用。
汽轮机低压缸变工况特性的数值研究
第 ３ ７卷ຫໍສະໝຸດ 第 １期 热 力 透 平
Ｔ ＨＥ ＭＡＬ Ｔ Ｒ ＵＲ Ｉ Ｅ ＢＮ
Ｖ０． ７Ｎ０ １ １３ ． Ｍａ ．２ ０ ｒ ０ ８
２０ ０ ８年 ３月
汽 轮机 低 压缸 变 工 况 特 性 的 数 值研 究
竺 晓程 王 红 涛 周 代伟 阳 虹 杜 朝辉 ， ， ， ，
ＺＨ 【 ，Ｘ ｉ — ｈｅ 。ｗ Ａ Ｎ Ｇ ｏ ａｏ ｃ ｎｇ Ｈ ｎｇ—ａ ， ｔ ｏ ＺＨ ０ 【 ，Ｄａｉｗ ｅ ，ＹＡ Ｎ Ｇ ｏ ｇ ，Ｄ Ｕ — ｉ Ｈ ｎ Ｃｈａ — ｕｉ ｏｈ
（ ＿ ｃｏ ｌ ｆＭｅ ｈｎｃ ｌ ｎ ｉ ｅ ｉ １ Ｓ ｈ ｏ ｏ ｃ ａ ｉ ｇｎ ｒ ｇ。Ｓ ａｇ ａ ｉｏｏｇ Ｕ ｉｅｓｙ。 ａｇ ｉ ０ ０ ０ Ｃｈ ａ ａＥ ｅ ｎ ｈｎ ｈ ｉ ａ ｔ ｎｖｒｉ Ｓｈｎ ｈ ０ ３ 。 ｉ ； Ｊ ｎ ｔ ａ ２ ｎ
中图 分 类 号 ： ＴＫ２ ２ ６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ７ —５ ４ （ ０ ８ ０ － ０ ５ － ０ ６ ２ ５ ９ ２０ ） １ ０ １ ３
Ｎ ｍｅｉ ｌ ｔｄ ｆ ｆ Ｄ ｓ ｎｏ ＰＣ ｓ ｇ ｆ ｔ ｍ Ｔ ｒｉｅ ｕ ｒ ａ Ｓｕ ｙｏ ｆ ｅｉ ｎＬ ａｉ ｅ ｕｂｎ ｃ Ｏ － ｇ ｎ ｏＳ ａ
部 分 的流 场 ， 过 比较 不 同背 压 工况 下 的 流 动 特 点 ， 析 低 压 缸 的 变工 况 特 性 ， 重 研 究 高 背 压 相 对 小容 积 通 分 着 流量 时末 级 叶 片 的 流场 ， 下 一 步 叶 片颤 振 分 析 给 出 流 动数 据 。 为 关 键 词 ： 变 工 况 ； 值 计 算 ； 轮 机 数 汽
比值 ） 导致 末 级 叶 片在 大 的负 功 角 下运 行 ， ， 与设 计 工 况相 比 ， 叶片 中的 流场发 生 了很 大 的变化 ， 而 且 叶片所受 应 力 增 加 。在 低 背 压 运 行工 况 下 ， 大 的 相 对 容 积 流 量 容 易 达 到 临 界 状 态 ， 致 流 动 导
汽轮机原理第四章 汽轮机级的二维和三维设计1
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23
透平级内的空间汽流
一．三元流动物理模型简述
1. 粘性； 2. 可压缩性； 3. 三元性； 4. 非定常性； 5. 汽流与叶片之间的作用力； 6. 有径向梯度的离心力场； 7. 流线弯曲和流面弯曲。
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24
透平级内的空间汽流
1. 粘性：粘性汽流必然产生粘性力
流体与固体壁面之间的粘性摩擦力；
子午面：通过透平回转轴的平面（ z 平面）
回转面：任一流线绕主轴 z 的旋转面
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35
透平级内的空间汽流
二．气体动力学的基本方程
长叶片内的流动由NS方程控制，在运动方 程中不考虑粘性的影响：
1. 连续方程： (rcr ) (cu ) (cz ) 0
17
长叶片级的特点
三．长叶片级速度三角形沿径向变化大
1 c1
uh
um
ut
2
1 c2
w1
uh
w2
um
ut
长叶片级的速度三角形
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长叶片级的特点
四．长叶片动叶须采用扭叶片
r↑-→ 1↑
1 um
1 c1 1
1 um c1 1
1 uh c1
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长叶片级的特点
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为什么要用长叶片
3、增加流量：
G Ac A dmel sin2
= (dh l)el sin2
结论：提高叶片的长度是提高单机功率 的可行之路，提高单机功率须 采用长叶片。
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长叶片级的特点
末级静叶片除湿流动的数值研究
叶 栅 流 道 对 减 小 二 次水 滴 的形 成 量 提 高 气 流 流 动 效 率
和机 组 运 行 的 安 全 性 具 有 重 要 意 义
图
1
。
，
，
具 有 明 显 的后 加 载 特 征
，
。
给 出 了 具 有 压 力 面 除 湿 槽 的静 叶 叶 栅
2
12 0 0 m
m
对 哈尔滨汽轮机 厂 有 限 通 过 对 计 算 的结 果 分
长 叶 片末 级 静 叶 开 设 除 湿
。
沟 槽 的 流 场 进 行 了 气 液 耦 合计算
，
讨 论 了 壁 面 附 近 液 滴 的 运 动特点 及 除 湿 槽 附 近 气 流
。
流动 的特点
几 何模型 及 网格
3
一
结果 及讨论
，
计 算 中选 取 的 沟
ICE M
方 法 这 种 方 法 在 外 端 壁 开 设 除 湿 沟槽 利 用 静 叶 叶 栅 和
，
，
2
。
计 算 网格 的 生 成 采 用
，
专用 网格
一
动 叶 叶 栅 的扭 转 和 离 心 效 应 将 水 滴 甩 向外 端 壁 引 入 沟
， ，
生 成 器 为 结 构 化 网 格 网格 节 点 数 为 为 二 阶精 度 求 解 定 常 三 维
给出了
10 ％
、
滴)
好
，
作 为凝 结 核 在 以 后 的 膨 胀 过 程 中 不 断 吸 附水 分 子
一
90％叶
高位 置 压
，
水滴 也 不 断 长 大 由 于 直 径 小
，
一
，
次 水滴 的汽 流 跟 随 性 极
不同容积流量下汽轮机低压缸末三级定常流动数值研究
Ｓ ＨＡＯ Ｓ ｈ ｕ ａ ｉ 。 ＤＥ ＮＧ Ｑｉ ｎ ｇ ｈ ｕ ａ ，Ｓ ＨＩ Ｈｅ ｓ ｈ ｕ ａ ｎ ｇ ，Ｆ Ｅ ＮＧ Ｚ ｈ ｅ ｎ ｐ ｉ ｎ ｇ ，ＣＨＥ ＮＧ Ｋａ ｉ ，ＰＥ ＮＧ Ｚ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ２
ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｍ ｍｅ ｒ ｃ ｉ ａ ｌ ｃ ｏｍｐｕ ｔ ａ ｔ ｉ ｏｎ ａ ｌ ｆ ｌ ｏ ｗ ｄ ｙｎ ａ ｍｉ ｃ ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ＣＦＸ． Ｔｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｆ ｉ ｅ ｌ ｄｓ ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｔ ｈｒ ｅ ｅ ｓ ｔ ａ ｇｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ａ ｎａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ．Ｔｈｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏｗ ｔ ｈ ａ ｔ ａ ｓ ｅ ｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｃ ａ ｕｓ ｅ ｄ ｂｙ ｔ ｈｅ ａ ｄ ｖ ｅ ｒ ｓ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕｒ ｅ ｇｒ ａ ｄ ｉ ｅ ｎ ｔ Ｏ ｃ ｃ ｕｒ ｓ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｈｕ ｂ ｓ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｎｅ ａ ｒ ｔ ｈｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｌ ｉ ｎ ｇ ｅ ｄ ｇｅ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｌ ａ ｓ ｔ ｓ ｔ ａ ｇｅ ｒ ｏｔ ｏｒ ａ ｔ ４ ０ ｏ ｆ ｔ ｈｅ
文 章编 号 ：０ ２ ５ ３ — ９ ８ ７ Ｘ（ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ １ ５ — ０ ６
Ｎｕ ｍｅ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ Ｉ ｎｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ Ｆｌ ｏ ｗ Ｃｈａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｉ ｎ Ｓ ｔ ｅ ａ ｍ Ｔｕ ｒ ｂ ｉ ｎｅ
汽轮机内湿蒸汽流动特性的数值模拟
汽
轮
机
技
术
Ｖ０ ． ２ Ｎｏ ３ Ｉ５ ．
ＴＵＲＢＩ ＮＥ ＴＥＣＨＮ０Ｌ ＯＧＹ
Ｊ ｎ． ０ ０ ｕ ２ １
汽轮 机 内湿 蒸 汽 流 动 特 性 的数 值 模 拟
肖玉 广 徐 惠坚 ，
（ １哈 尔滨 汽轮机 厂 有 限责任 公 司 ， 尔滨 １０４ ； 尔滨 商业 大学 ， 尔滨 １０ ２ ） 哈 ５０ ６２哈 哈 ５０ ８
摘要 ： 湿度 对蒸 汽轮机效率的影响及其对叶片的浸蚀 作用极 其复 杂。为 了研究 蒸汽 凝结对 流动 的影 响 ， 采用商 用 软件 Ｃ Ｘ一 Ｆ ５数值模拟 了某大功率凝 汽式 汽轮机末 级的定常流动 。虽然定常计算所采用 的混合平 面法 不能 精确 预 测导 叶和动叶之 间的相对运 动而产生的诸 如湍流脉动和尾迹 涡流 等不稳定 流动对 凝结过 程和 水滴 的生长过程 的
ｉ ｖ ｓｉａ ｉｇ ｔｅ ｅ ｆｃ ｆｓｅ ｍ ｏ ｄ ｎ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｏ ｎ ｅ ｔ ｔ ｈ ｆ ｔｏ ｔ ａ ｃ ｎ ｅ ｓ ｔ ｎ ｔ ｅ ｆ ｗ，ｔｅ ｓｅ ｄ ｏ ｎ ｌｒ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｄ ｎ ｉ ｇ ｔ ｒ ｉ ｅ ｌｓ ｓａ ｅｗａ ｇ ｎ ｅ ｏ ｌ ｈ ｔａ ｙ ｆ ｗ ｏ ａｇ ｏ ｒｃ ｎ ｅ ｓ ｂ ｎ ａ ｔ ｔ ｇ ｓ ｌ ｎ ｕ ｎ ｍｅｉ ａ ｉ ｌｔｄ ｗ ｔ ｏ ｕ ｒ ｌ ｍｕ ａｅ ｉ ｃ ｍｍｅ ｃａ ｏ ｕ ａｉ ｎ ｌｓ ｆ ａ ｅ Ｃ Ｘ 一５ ｃ ｓ ｈ ｒ ｉｌｃ ｍｐ ｔ ｔ ａ ｏｔ ｒ Ｆ ｏ ｗ ．Ａｌ ｏ ｇ ｈ ｘ ｎ ｌｎ ｐ ｒａ ｈ ｗ ｉｈ ａ ｏ ｔ ｄ ｔ ｕ ｈ ｔ ｅ ｍｉｉ ｇ ｐ ａ ｅ ａ ｐ ｏ ｃ ｈ ｃ ｄ ｐ ｅ ｈ ｂ ｈ ｔ ａ ｙ ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｃ ｕ ｄ ｎ ｔ ａ ｃ ｒ ｔ ｒ ｄｃ ｅ ｈ ｆ ｃ ｆ ｔ ｅ ｔｒ ｕ ｅ ｔ ｆ ｃｕ ｔ ｎ ａ ｄ ｔ ｅ ｗ ｋ ｄ ｙ ｔ ａ ｙ ｔ ｅ ｓｅ ｄ ｏ ｕ ａｉ ｏ ｌ ｏ ｃ ｕ ａｅ ｐ ｅ ｉｔ ｄ ｔｅ ｅｆ ｔ ｏ ｈ ｕ ｂ ｌｎ ｕ ｔ ａｉ ｎ ｈ ａ ｅ ｅ ｄ ｈ ｔ ｏ ｅ ｌ ｏ
翼型动态失速的非定常模拟方法
翼型动态失速的非定常模拟方法作者：于佳鑫陈江涛王晓东吴晓军康顺来源：《计算机辅助工程》2022年第01期摘要：为探究翼型动态失速的高可信非定常模拟方法，以FFA-W3-241翼型为研究对象，采用开源计算流体动力学求解器OpenFOAM开展翼型动态失速下的流动模拟。
研究重叠网格和滑移网格2种不同网格运动形式、2种不同时间步长、2种不同计算周期和OpenFOAM 默认湍流模型与修正的k-ω SST湍流模型对动态失速过程中翼型气动力的模拟精度，并对流场结构进行分析。
结果表明：修正模型预测的翼型气动力和流场特征与实验值更接近;重叠网格在翼型的动态失速模拟中更具优势。
关键词： OpenFOAM; 动态失速; 湍流模型; 风力机; 翼型; 重叠网格中图分类号： V211.41; TK83文献标志码： BUnsteady simulation method for airfoil dynamic stallYU Jiaxin CHEN Jiangtao WANG Xiaodong WU Xiaojun KANG Shun（1. Key Laboratory of Power Station Energy Transfer Conversion and System（Ministry of Education）， North ChinaElectric Power University， Beijing 102206， China;2. China Aerodynamics Research and Development Center， Mianyang 621000， Sichuan，China）Abstract： To explore the highly reliable unsteady simulation method of airfoil dynamic stall，the flow of airfoil under dynamic stall is simulated using the open source computational fluid dynamics（CFD） solver OpenFOAM taking the FFA-W3-241 airfoil as the research object. The accuracy of the aerodynamic simulation of airfoil during dynamic stall is studied under different conditions， that includes two different mesh motion forms（overlapping mesh and sliding mesh），two different time steps， two different calculation cycles， and OpenFOAM defaulted turbulence model and modified k-ω SST turbulence model. The flow field structure is analyzed. The results shows that the aerodynamic and flow field characteristics predicted by the modified turbulence model are closer to the experimental value. The overset mesh is more advantageous in the dynamic stall simulation of airfoil.Key words： OpenFOAM; dynamic stall; turbulence model; wind turbine; airfoil; overset mesh-基金項目：国家数值风洞工程项目（NNW2018-ZT7B14）;国家自然科学基金（51876063）作者简介：于佳鑫（1993—），女，辽宁建昌人，博士研究生，研究方向为CFD可信度分析和不确定性方法，（E-mail）****************通信作者：王晓东（1979—），男，北京人，教授，博导，研究方向为海上风电机组设计，（E-mail）****************.cn0引言翼型失速分为静态失速和动态失速。
燃气轮机燃烧室模化准则的数值模拟的分析研究
摘要摘要根据燃气轮机燃烧室的发展趋势，相似理论与燃气轮机燃烧室工作过程结合的是研究燃气轮机燃烧室模化理论的重要手段，提炼出基于正常实验条件下的近似模化准则，为燃气轮机燃烧室实验和设计提供基础性研究依据。
本文研究的主要工作为：采用数值模拟方法，对燃气轮机燃烧室模化准则的适用范围以及压力指数选取方面进行一些探讨。
首先，总结了前人从化学反应动力学和流体力学中推导出一些关于燃烧效率的模化理论，以及在实践经验中结合这些理论总结出的燃烧室实验方面的近似模化准则。
接着，介绍了数值计算的软硬件平台，主要包括网格生成技术和计算燃烧效率公式的主程序。
采用数值模拟方法，研究了在高压和低压下燃烧室内部流场和燃烧温度的变化，验证了其模化准则的适用范围。
最后，采用数值模拟方法，分别研究了扩散和预混两种不同类型火焰对燃气轮机燃烧室效率模化中压力指数选取的影响，以及对某燃烧室进行了数值模拟，分析了不同的主燃区过量空气系数和进口温度对燃烧效率的影响。
该项工作为进一步开展燃气轮机燃烧室模化方面的的研究提供了一些理论分析和数值模拟方面的依据，也对在实际的生产实践中的燃烧室设计及模化实验有一定的参考意义。
关键词：燃气轮机燃烧室；模化准则；燃烧效率：压力指数；数值模拟ＡｂｓｔｒａｃｔＡｂｓｔｒａｃｔＴＩＡＮＸｕｅｑｉｎｇ（ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＴｈｅｒｍｏｐｈｙｓｉｃｓ）ＤｉｒｅｃｔｅｄｂｙＨＵＡＮＧＷｅｉｇｕａｎｇＢａｓｅｄｏｎｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｅｎｄｅｎｃｙｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｔｈｅｏｒｙｗｉｔｈｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｍｏｓｔｉｍｐｏｒｔａｎｔｍｅａｎｓｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｏｆｔｈｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒ，ａｃｈｉｅｖｉｎｇｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｏｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅａｉｍｉｓｔｏｏｆｆｅｒｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｔｈｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒ．Ｔｈｅｗｏｒｋｄｅｓｃｒｉｂｅｄｉｎｔｈｉｓｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｉｓｐｒｏｂｉｎｇｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅａｃｃｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓ，ｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｒｓｔａｎｄｆｏｒｅｍｏｓｔ，ｓｏｍｅｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｏｒｉｅｓｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｒｅｒｅｓｕｌｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎ—ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｆｌｕｉｄｍｅｃｈａｎｉｃｓ，ｓｏｍｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｙｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒａｒｅｄｅｒｉｖｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｗｉｔｈｔｈｅｓｅｔｈｅｏｒｉｅｓ，Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｔｈｅｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｐｌａｔｆｏｒｍｕｓｅｄｉｎｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｓｔｏｂｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｈｏｗｔｏｇｅｎｅｒａｔｅｍｅｓｈａｎｄｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｇｒａｍｍｅｏｆｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｃｏｍｐａｒｉｎｇｔｈｅｆｌｏｗｆｉｅｌｄａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｆｉｅｌｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｈｉ曲ｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｔｈｅｓｌｉｇｈｔｐｒｅｓｓｕｒｅｉｎｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒ，ｔｈｅｓｃｏｐｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｉｓｔｏｂｅｖｅｒｉｆｉｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅａｃｃｅｓｓｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｅｘｐｏｎｅｎｔｏｆｔｈｅｍｏｄｅｆｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｓｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ，ｗｈｅｔｈｅｒｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｓｒｅａｃｔｉｏｎ－ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｏｒｄｉｆｆｕｓｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．Ｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｅｘｃｅｓｓａｉｒｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｉｎｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｚｏｎｅａｎｄｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｉｎｌｅｔａｉｒｉｓｈｏｗｔｏｉｎｆｌｕｅｎｃｅｔｈｅｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒ．ＴｈｉｓｒｅｓｅａｒｃｈｉｓａｎｉｎｉｔｉａｌｗｏｒｋｆｏｒｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｌＩ垒！塑！！一一——ａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｍｏｄｅｌｉｎｇｃｒｉｔｅｒｉｏｎｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒ，ｗｈｉｃｈｉｓａｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｌｌｏｆｇａｓｔｕｒｂｉｎｅｃｏｍｂｕｓｔｏｒｉｎｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｉｖｅｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＧａｓＴｕｒｂｉｎｅＣｏｍｂｕｓｔｏｒＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎＥｆｆｉｃｉｅｎｃｙ；ＭｏｄｅｌｉｎｇＣｒｉｔｅｒｉｏｎ；ＰｒｅｓｓｕｒｅＥｘｐｏｎｅｎｔＮｕｍｅｒｉｃａＩＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ¨Ｉ第一章绪论第一章绪论１．１燃烧室模化实验意义简述由于目前燃气轮机燃烧室的设计方法在准确性、可靠性方面还有待于进一步的改进和提高，因此燃烧室实验及其调整工作在燃气轮机产品的设计、研制及燃气轮机事业发展中起很重要的作用。
汽轮机调节级非定常流动的数值模拟及汽流激振力研究
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔｈ ｒ ｍ ｉｅ ｔｙ ｕ ｓｅ ｄ ｆｅ ｔｏ ｈ ｏ ｔｏ ｔｇ ｎ ａ ｓｅ ｍ ｕ ｂｎ ｌ ｒ ｓ ｌ ｉ ｓｒ ｃ ： ｅｐ ｏ ｎ ｎ ｌ ｎ ｔ ａ ｙ ｅ ｆｃ ｆｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ａ ｅ ｉ ｔ ａ ｔ ｒ ｉ ｅｗｉ ｅ ｕ ｔ ｎ ｌ
屈焕 成 ，张荻 ，谢永 慧 ，曹守 洪 ，吴其 林
（． 安交 通大学能源与动力工程学 院，７ ０ ４ ， １西 １０ ９ 西安 ；２ 东方汽轮机有限公司 ，６８ ０ ，四川德 阳） ． １００
摘 要 ：针 对汽轮 机调 节 级 的 非 定 常 效 应 产 生 汽 流 激 振 力 的 问题 ， 于 ＡＮＳ Ｆ 基 ＹＳＣ Ｘ软 件 ， 用 采 Ｒ ＮＧ 湍流模 型 、 时间步 法 、 双 滑移界 面模 型 和结 构化 六 面体 网格 对 带有进 汽 室和加 强筋 的汽轮 机调 节级 进 行 了全周 三 维非 定常黏 性 流场 的数值 模拟 ． 究发现 ： 节级 非 定常 时均轮 周效率低 于 研 调 定 常轮 周效 率 ； 叶在 进 出堵 塞 区域 时存 在较 大的轴 向汽 流 力和切 向汽 流力 ； 频 汽流激振 力 的基 动 低
第４ ５卷
第 １ 期 １
西
安
交
通
大
学 学
报
Ｖｏ ． ５ Ｎｏ １ １４ ．１
ＮＯ ． ２ １ Ｖ ０１
２１ 年 １ ０１ １月
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＸＩＡＮ Ｉ ＪＡＯＴＯＮＧ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ Ｉ