超超臨界汽輪機(jī)葉片結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、隨著汽輪機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，超超臨界汽輪機(jī)成為了汽輪機(jī)發(fā)展中的重中之重。本文數(shù)值模擬分析了國產(chǎn)某600MW超超臨界汽輪機(jī)，對其通流部分能耗產(chǎn)生的原因進(jìn)行了分析和討論，提出了對超超臨界汽輪機(jī)葉片進(jìn)行彎曲以及改變?nèi)~片安裝尺寸間隙的改進(jìn)措施，對彎曲后的葉片進(jìn)行了流固耦合分析和優(yōu)化，以及對不同安裝間隙尺寸的汽輪機(jī)葉片進(jìn)行了比較。主要內(nèi)容如下：
　　首先，建立了國產(chǎn)某600MW超超臨界汽輪機(jī)的幾何物理模型，并進(jìn)行了網(wǎng)格獨(dú)立性考核。網(wǎng)格考核數(shù)為

2、1392340，汽輪機(jī)葉片的等熵效率、軸功率、出口溫度、流量相對誤差較小，最大相對誤差為0.16％。不僅如此，還對研究對象進(jìn)行了模型驗(yàn)證，最終確定采用SST湍流模型、Frozen Rotor交界面。
　　其次，運(yùn)用Ansys CFX軟件對汽輪機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬分析，為了改善超超臨界汽輪機(jī)葉片能耗，根據(jù)分析結(jié)果提出了彎曲葉片的改進(jìn)措施。通過比較正反彎曲的數(shù)值模擬結(jié)果，發(fā)現(xiàn)正彎曲角度為10°時(shí)，汽輪機(jī)葉片能耗最小，改進(jìn)后的彎曲葉片等熵效率

3、為92.2028%，軸功率為7595KW；等熵效率提高了2.1018%，軸功率增加了665.53KW。
　　建立了超超臨界汽輪機(jī)流場和結(jié)構(gòu)場的單向流固耦合模型，分析了動(dòng)葉的應(yīng)力分布規(guī)律，得出彎曲角度為10°，動(dòng)葉承受的最大應(yīng)力值最小。并對超超臨界汽輪機(jī)的工況參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，并從1500個(gè)實(shí)驗(yàn)樣本點(diǎn)中選出最佳工況：進(jìn)口壓強(qiáng)為24.913MPa、進(jìn)口溫度為893.1K、出口壓強(qiáng)為23.814MPa、進(jìn)口角度為20.11度，此時(shí)等熵

4、效率為93.98%、軸功率為7720.4KW、最大應(yīng)力為143.76MPa。與原超超臨界汽輪機(jī)操作工況相比，等熵效率提高了1.7772%，軸功率提高了125.4KW，最大應(yīng)力減小了1.93MPa。
　　最后，比較了不同安裝間隙下的超超臨界汽輪機(jī)葉片的數(shù)值結(jié)果。數(shù)值結(jié)果表明，間隙尺寸為5mm時(shí)，其能耗最小，此時(shí)的等熵效率為90.7981%，軸功率為7246.91KW，對比原始間隙尺寸，等熵效率提高了0.6971%，軸功率提高了317