汽轮机排汽缸性能分析和气动设计的研究进展

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660MW汽轮机低压排汽缸联合末级整圈叶片气动性能研究

ｈｓｓｏｅｅＣＤｎｍｅｃｌｉｌｔｎｔｈ６ＭＷｔａｔｒｉｅＬｙｉｄｒａｈｗｄｔＦｕｒａｍｕａｉｔｅ６０ｈｉｓｏｏｓｅｍｂｎＰｃｌｅ．Ｄｕｎｅｎｍｅｉａｉｌｔｎ，ｕｎｉｒｇｔｕｒｌｍｕａｉｈｃｓｏ
ａｄｍａｗｉ，ｈｎｉｉｌｌｔｓｇｌｅａｄＬｙｉｄｒｅｅｓｌｃｄａｅｅｒｂｅｔｅｈｎｉｓｎｅｎｈｌｔｅｅｔｅｃｃｓｔｅｂｄｎＰｃｌｅｒｅｅｔｓｒｓａｃｏｊｃｖ．Ｔｅｆｄｎｅｒｒｅａａａｎｗｅｈｉｉｇ
摘
要：了减少汽轮机低压端排汽余迭损失，计具有较大压力回收能力的低压排汽缸对整个机组的效率为设
提升具有非常重要的意义。对６０６ＭＷ的汽轮机低压缸进行了ＣＤ数值模拟，虑到低压缸流动具有不对称Ｆ考性、三维流动的特点，择末级整圈叶片和低压排汽缸一起作为研究对象，究结果表明该低压缸具有较好强选研
的气动性能，有效地将末级余速损失转化为压力能回收。能关键词：６Ｍ汽轮机；汽损失；值模拟６０Ｗ排数
中图分类号：Ｋ６．Ｔ２３３
一献识码：文Ａ
文章编号：６２— ５９２１）２— ０５— ３１７５４（０１００７０

300MW汽轮机中压缸多级叶片气动设计与分析

ｍｕｔｔｇａｃｄｓｗｅｅｃｍｐｅｅｏｔｈｒｉａｎｈｄｉｅｌｄｅｉｎ，ｉｈｐｏｉｅｌｉａｅｃｓａｅｒｏｌｔｄｆｒｂｈｔｅｏｉｎｌｄｔｅｍｏｆｄｂａｅｄｓｇｓｗｈｃｒｖｄｓｏｇａｉｔｅｂｓｓｔｎｌｚｈｆｅｔｆｈｄｉｉｔｎｎｔｅｆｗｈｒｃｅｉｔｓｈａｉａａｙｅｔｅｅｆｃｓｏｅｍｏｆａｉｓｏｏｃａａｔｒｓｉ．Ｔｈｕｔｔｇｆｉｉｎｏｔｃｏｈｌｃｅｍｌｓａｅｅｆｅ — ｉｃｃｓｏｈａｉｕｅｉｎｒｒｅｔｄａｄｃｍｐｅ．ＴｈｌｕａｉｎｒｓｌｈｗｈｔｈｓｅｉｆｔｅｖｏｓｄｓｇｓｗｅｅｐｅｎｅｏａｄｅｒｓｎｒｅｃｃｌｔｏｅｕｔｓｏｔａｅｔｔｄａｓｔｗｉｓａｏｎｒｄｃｈｅａｉｅｉｃｄｎｅＯｔａｎａｃｈｌｓａｅｅｆｉｎｙｔｔｒｃｅｕｅｔｅｒｌｔｉｅｃ，Ｓｈｔｅｈａｖｎｎｅｔｅｍｕｔｔｇｆｉｅｃ．Ａｌｏｇｈｆ — ｉｃｔｕｈｔｅｉｌｈｎｕｅｃｆｏｄｓａｏｎｔｅｍｕｔｔｇｆｉｉｎｙｉｎｔｄｓｉｃ，ｔｌｍｐｏｅｈｉｔｉｕｉｎｏｈｎｅｏｗｅｔｔｒｏｈｌｓａｅｅｆｃｃｏｉｔｔｉｓｉｂｉｅｓｎｔｌｉｒｖｓｔｅｄｓｒｂｔｆｔｅｏｐｓａｅｆｗｈｉｌ．ａｓｇｌｉｔｅｆｄｏｎｅ
３０ＭＷ汽轮机中压缸多级叶片０气动设计与分析

新型涡轮发动机的气动性能与设计优化

新型涡轮发动机的气动性能与设计优化在现代航空航天领域，涡轮发动机一直是核心动力装置之一。

其性能的优劣直接关系到飞行器的飞行速度、航程、燃油效率以及可靠性等关键指标。

新型涡轮发动机的研发与改进，尤其是在气动性能和设计优化方面，一直是科研人员和工程师们不懈追求的目标。

一、新型涡轮发动机的气动性能新型涡轮发动机的气动性能主要包括进气道性能、压气机性能、燃烧室性能、涡轮性能以及喷管性能等多个方面。

进气道是发动机的“呼吸器官”，负责将外界空气引入发动机。

其设计的好坏直接影响到发动机的进气效率和进气质量。

一个优秀的进气道设计应能够在不同飞行速度和高度下，有效地减少气流的阻力和分离，保证稳定而均匀的进气。

压气机的作用是对进气进行压缩，提高空气的压力和温度。

新型涡轮发动机通常采用多级轴流式或离心式压气机，以实现更高的压缩比。

在压气机的设计中，叶片的形状、级数、转速以及流道的设计等都会对其性能产生重要影响。

燃烧室是燃料与压缩空气混合并燃烧的地方，其性能直接关系到发动机的功率输出和燃烧效率。

新型涡轮发动机的燃烧室设计需要考虑燃料的喷射方式、燃烧组织、火焰稳定以及燃烧温度控制等诸多因素，以实现高效、稳定且低污染的燃烧过程。

涡轮则是从高温高压燃气中提取能量，驱动压气机和其他附件工作。

涡轮叶片在高温、高压和高速旋转的恶劣环境下工作，其材料和冷却技术的发展对于提高涡轮性能至关重要。

同时，涡轮叶片的气动设计也需要精确计算，以最大程度地提取燃气中的能量。

喷管的作用是将燃烧后的燃气加速排出，产生推力。

新型涡轮发动机的喷管设计通常采用收敛扩张型喷管，以实现更高的排气速度和推力。

二、新型涡轮发动机设计优化的目标与方法设计优化的目标主要包括提高发动机的推力、燃油效率、可靠性和降低污染物排放等。

为了实现这些目标，需要综合运用多种设计优化方法。

数值模拟是当前新型涡轮发动机设计中广泛应用的方法之一。

通过建立发动机的数学模型，利用计算机对气流在发动机内部的流动、燃烧和传热等过程进行模拟计算，可以快速评估不同设计方案的性能，并为优化提供依据。

涡轮发动机的气动性能优化研究

涡轮发动机的气动性能优化研究在现代航空航天领域，涡轮发动机作为核心动力装置，其性能的优劣直接影响着飞行器的飞行速度、航程、燃油效率以及可靠性等关键指标。

而气动性能则是涡轮发动机众多性能指标中至关重要的一项。

优化涡轮发动机的气动性能，不仅能够提高发动机的功率输出和效率，还能降低污染物排放，增强其在各种工况下的稳定性和可靠性。

涡轮发动机的工作原理主要基于气体的热力学循环和流动过程。

空气经过进气道被吸入压缩机，经过压缩后进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生高温高压的燃气。

这些燃气随后进入涡轮，推动涡轮旋转并带动压缩机工作，最后通过喷管高速排出，产生推力。

在这个过程中，气体的流动状态和能量转换效率直接决定了发动机的气动性能。

影响涡轮发动机气动性能的因素众多。

首先，进气道的设计对进入发动机的气流速度、压力和方向有着重要影响。

一个良好设计的进气道能够有效地降低气流的阻力和湍流强度，提高进气效率。

其次，压缩机的压比和效率是关键因素。

压缩机叶片的形状、数量、间距以及旋转速度等都会影响气体的压缩过程，进而影响发动机的整体性能。

涡轮叶片的设计同样至关重要。

涡轮需要承受高温高压燃气的冲击，并将燃气的能量有效地转化为机械能。

涡轮叶片的形状、材料以及冷却方式等都会影响其工作效率和寿命。

此外，燃烧室的燃烧效率、燃气的流动特性以及喷管的形状和出口速度等也对涡轮发动机的气动性能产生显著影响。

为了优化涡轮发动机的气动性能，研究人员采用了多种方法和技术。

数值模拟是其中一种重要的手段。

通过建立数学模型和使用计算流体力学（CFD）软件，可以对发动机内部的气体流动进行精确模拟和分析。

研究人员能够直观地了解气流的速度、压力、温度等分布情况，从而发现潜在的问题和优化空间。

优化设计方法也是常用的技术之一。

基于数学优化算法和工程经验，对发动机的各个部件进行参数化设计，并通过大量的计算和分析，寻找最优的设计方案。

例如，通过优化叶片的几何形状和安装角度，可以减少气流分离和损失，提高涡轮的效率。

燃气轮机的气动性能与优化研究

燃气轮机的气动性能与优化研究燃气轮机作为一种先进的动力装置，在能源、航空航天、工业等领域发挥着重要作用。

其气动性能的优劣直接影响着整个系统的效率、功率输出以及运行可靠性。

因此，对燃气轮机的气动性能进行深入研究，并寻求有效的优化方法，具有极其重要的意义。

燃气轮机的工作原理其实并不复杂。

简单来说，空气被吸入压缩机，经过压缩提高压力和温度，然后进入燃烧室与燃料混合燃烧，产生高温高压的燃气。

这些燃气接着进入涡轮膨胀做功，驱动涡轮旋转，涡轮再带动压缩机和外部负载，如发电机或飞机的螺旋桨。

在这个过程中，气动性能主要涉及到气体的流动、压力变化、温度分布以及能量转换等多个方面。

影响燃气轮机气动性能的因素众多。

首先，压缩机的设计和性能至关重要。

压缩机叶片的形状、级数、转速等都会影响空气的压缩效果。

如果压缩机的压缩比不够高，进入燃烧室的空气压力和温度不足，就会导致燃烧不充分，降低燃气轮机的效率。

其次，燃烧室的设计也不容忽视。

燃烧室内的燃料喷射方式、混合效果、燃烧稳定性等都会影响燃烧效率和燃气温度。

再者，涡轮的设计和性能对燃气轮机的输出功率和效率有着直接的影响。

涡轮叶片的形状、材料以及冷却方式等都需要精心设计，以承受高温高压燃气的冲击，并有效地将燃气的能量转化为机械能。

为了提高燃气轮机的气动性能，研究人员采取了多种优化策略。

在设计阶段，借助先进的计算机模拟技术，如计算流体动力学（CFD），可以对燃气轮机内部的气体流动和热传递进行详细的模拟和分析。

通过不断调整设计参数，如叶片的几何形状、进出口角度等，来优化气流的流动路径，减少流动损失，提高效率。

此外，材料的改进也是一个重要的方向。

使用耐高温、高强度的材料制造叶片，可以提高燃气轮机的工作温度和压力，从而提高效率。

同时，对燃气轮机的运行控制策略进行优化，也能够提高其性能。

例如，根据不同的负载需求，实时调整燃料喷射量、压缩机转速等参数，使燃气轮机始终工作在最佳状态。

在实际的优化研究中，还面临着一些挑战。

汽轮机低压排汽缸气动性能的数值研究

摘要：汽轮机低压排汽缸的气动性能对汽轮机组效率的影响至关重要。采用ＣＤ软件ＣＸ，ＦＦ对某 Байду номын сангаас号机组的低压排汽缸小尺寸实验模型在不同来流条件下进行数值模拟研究，并进行了具有对称和非对称两种不同结构扩压器的排汽缸性能对比。结果表明不同的进口旋流对排汽缸性能影响很大，扩压器性能是影响排汽缸性能的主要因素，
ｃｍｐｒｏｓｍａｅｂｔｅｎｔｏｋｎｓｏｘａｓｏｄｗｉｓｍｍｅｒｎｏ —ｙｏａｓｎｉｄｅｗｅｗｉｄｆｅｈｕｔｏｔｙｉｈｈｔｃａｄｎｎｓｍｍｅｒｃｉｕｅｅｐｃｉｅｙＢｉｔｄｆｓｒｒｓｅｔｌ．ｙｉｆｖａａｙｉｇｔｅｔｔｅｆｒｎｅｏｘａｓｏｄａｄｆｗｐｅｏｎｎｉｈｉｕｅ，ｅｉｕｎｅｆｎｌｗｃｎｉｏｓａｄｎｌｚｎｈｏａｐｒｍａｃｆｅｈｕｔｏｎｏｈｎｍｅｏｎｔｅｄｆｓｒｔｎｅｃｓｏｆｏｏｄｔｎｎｌｏｈｌｆｈｆｌｉｉｇｏｔｃｈｐｏｅｈｕｔｈｏｅｏｙａｃｐｒｒａｃｒｒｓｎｅ．ｅｍｅｒａｓａｅｔｘａｓｏｄａｒｄｎｍｉｅｏｉｌｆｍｎｅａｅｐｅｅｔｄＫｅｒｓｎｎｓｍｍｅｒｃｄｆｕｅ；ｓｅｍｕｒｉｅ；ｅｈｕｔｈｏｙｗｏｄ：ｏ－ｙｔｉｉｓｒｔａｔｂｎｘａｓｏｄ；ｎｍｅｉａｉｌｔｎｕｒｃｌｓｍｕａｉｏ

我国汽轮机产品的新进展与发展方向

我国汽轮机产品的新进展与发展方向汽轮机是现代能源工业的重要组成部分，其发展水平直接关系到国家的能源安全和经济发展。

近年来，我国汽轮机产品在技术创新、产品质量、能源利用等方面取得了显著进展，为我国能源事业的可持续发展提供了有力支撑。

本文将介绍我国汽轮机产品的新进展及其发展方向。

随着科技的不断进步，我国汽轮机产品在技术创新方面取得了重要突破。

近年来，我国自主研发的超超临界汽轮机、可变速汽轮机、大型燃气轮机等高端产品相继问世，填补了国内空白，使我国汽轮机产品在国际市场上具备了更强的竞争力。

在产品设计方面，我国汽轮机产品已经实现了从传统设计向数字化、智能化设计的转变。

通过引入先进的计算机辅助设计技术，我国汽轮机产品的设计周期大幅缩短，同时提高了产品的可靠性和稳定性。

在能源利用方面，我国汽轮机产品正在向高效、环保、节能的方向发展。

例如，大型燃煤汽轮机采用了先进的空气预热、蒸汽冷却等技术，使机组热效率达到了世界领先水平；同时，燃气轮机与蒸汽轮机联合循环发电技术的推广，也大幅提高了能源利用效率。

我国汽轮机产品将继续拓展国内外市场，通过技术升级和质量提升，提高产品的知名度和美誉度。

我国汽轮机企业还将积极参与国际合作，通过引进先进技术，提升自身实力，实现国际化发展。

未来，我国汽轮机产品将进一步加大技术升级力度，不断优化产品设计，提高产品的性能和质量。

同时，我国还将加强与国际先进企业的合作交流，通过引进消化吸收再创新的方式，推动汽轮机技术的不断提升。

随着全球对环保问题的日益，我国汽轮机产品将更加注重环保减排。

未来，我国将大力发展清洁能源，推广燃气轮机、氢能等新能源动力系统，以降低传统燃煤火力发电厂的污染排放，实现绿色发展。

我国还将加强汽轮机产品的节能减排技术研究，通过引入先进的排放控制技术，降低汽轮机产品的污染物排放。

以某大型燃煤汽轮机为例，该产品在市场上表现出色，其成功经验主要有以下几点：先进的设计理念：该产品的设计采用了先进的理念和技术，如空气预热、蒸汽冷却等，使机组热效率达到了世界领先水平。

现代大功率汽轮机汽缸的气动性能

现代大功率汽轮机汽缸的气动性能
王平子
【期刊名称】《东方汽轮机》
【年(卷),期】1991()3
【摘要】本文详细讨论了现代大功率汽轮机排汽缸的流动特征，对其气动性能的要求及对机组的各种影响，指出，当缸的进口马赫数达到一定值时，缸的损失系数呈转折性增长的趋势，缸发生阻塞时的极限马赫数取决于其损失值的大小，阐述了影响排汽缸气动性能的各种因素，最后提出了提高排汽缸气动性能的对策。

【总页数】9页(P16-24)
【关键词】排汽缸;损失系统;阻塞;汽轮机;气动性能
【作者】王平子
【作者单位】
【正文语种】中文
【中图分类】TK263.1
【相关文献】
1.工业汽轮机排汽缸气动性能与流场r结构的数值研究 [J], 杨雄民;刘盼年;毛汉忠;张军辉
2.导流环结构对汽轮机排汽缸气动性能的影响 [J], 曹丽华;周凯;陈美端;李勇
3.现代大功率汽轮机排汽缸的气动性能 [J], 王平子
4.大功率汽轮机排汽缸气动特性试验研究 [J], 王波;王威;李飞;程江南;宋乃秋;杨阳
5.某新型高效冷凝发电汽轮机排汽缸气动性能研究与结构优化 [J], 张超; 陆晋; 李宏福; 鲁桂明
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（１．西安交通大学叶轮机械研究所，西安７１００４９；２．东方汽轮机有限公司，德阳６１８０００）
摘要：大功率汽轮机低压排汽缸的气动性能分析和设计对于提高机组的经济性具有非常重要的作用。低压
末级与排汽缸间的相互作用以及排汽缸内的复杂结构导致排汽缸具有典型的非定常和非周期性的流动特性。
２．ＤｏｎｇｆａｎｇＳｔｅａｍＴｕｒｂｉｎｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，Ｄｅｙａｎｇ６１８０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅａｎｌｙａｓｉｓａｎｄｅｘｈａｕｓｔｈｏｏｄｄｅｓｉｇｎｐｌａｙａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅ
介绍了排汽缸的基本结构特点，综述了国内外在排汽缸气动设计和性能分析方面的研究进展，给出了西安交通大学ＴｕｒｂｏＡｅｒｏ研究团队在大功率汽轮机低压排汽缸全三维性能分析和气动设计方面的研究结果，最后讨
论了大功率汽轮机排汽缸方面的研究展望。排汽缸气动性能的影响因素可概括为：末级动叶出口旋流、顶部
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｕｒｂｏｍａｃｈｉｎｅｒｙ，Ｘｉ ’ ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００４９，Ｃｈｉｎａ；
第４２卷第１期２０１３年３月
热力透平
ＴＨＥＲＭＡＬＴＵＲＢｌＮＥ
ｏ１．４２Ｎｏ．１
Ｍａｒ．２０ｌ３
汽轮机排汽缸性能分析和气动设计的研究进展
李军，李志刚，晏鑫，宋立明。，丰镇平，江生科，范小平，李熙斌，王建录
ＬＩＪｕｎ，ＬＩＺｈｉ — ｇａｎｇ，ＹＡＮＸｉｎ，ＳＯＮＧＬｉ — ｍｉｎｇ，ＦＥＮＧＺｈｅｎ－ｐｉｎｇ，ＪＩＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｋｅ，ＦＡＮＸｉａｏ－ｐｉｎｇ，ＬＩＸｉ — ｂｉｎ，ＷＡＮＧＪｉａｎ — ｌｕ
间隙射流、动叶尾迹和排汽缸几何结构。排汽缸的气动性能研究需要耦合低压缸通流结构开展，充分考虑通
流结构和排汽缸间的相互作用。关键词：汽轮机；排汽缸；低压末级；气动设计；性能分析
中图分类号：ＴＫ２ பைடு நூலகம் １
文献标识码：Ａ
文章编号：１６７２－５５４９（２０１３）０１０－００１－０８
ＲｅｖｉｅｗｏｆＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃＤｅｓｉｇｎｏｆＥｘｈａｕｓｔＨｏｏｄｆｏｒＳｔｅａｍＴｕｒｂｉｎｅｓ
ｅｃｏｎｏｍｉｃｓｏｆｌａｒｇｅｐｏｗｅｒｓｔｅａｍｔｕｒｂｉｎｅｓ．Ｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｌａｓｔｓｔａｇｅａｎｄｄｉｆｆｕｓｅｒｏｆｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｈｏｏｄ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｃｏｍｐｌｅｘｅｘｈａｕｓｔｈｏｏｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｔｅｎｓｉｆｙｉｎｇｐｌａｔｅａｎｄｂｒａｃｉｎｇｐｉｐｅ，ｗｉｌｌｒｅｓｕｌｔｉｎｔｈｅｕｎｓｔｅａｄｙａｎｄｎｏｎ — ｐｅｒｉｏｄｉｃｆｌｏｗｐａｔｔｅｒｎｉｎｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｈｏｏｄ．Ｔｈｅｂａｓｉｃｓｔｕｃｒｔｕｒｅｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｈｏｏｄａｒｅｉｆｒｓｔｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｔｈｅｓｔａｔｅ — ｏｆ－ｔｈｅａｔｒａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｅｒｆｏｍａｒｎｃｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｅｘｈａｕｓｔｈｏｏｄｕｓｉｎｇｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ