汽輪機(jī)末級(jí)蒸汽凝結(jié)流動(dòng)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、在以水蒸汽為工質(zhì)的大型汽輪機(jī)中，通常在末幾級(jí)會(huì)出現(xiàn)大量的蒸汽凝結(jié)現(xiàn)象。這種凝結(jié)打破了原有流動(dòng)過程的熱動(dòng)力平衡，為了重新返回平衡狀態(tài)而釋放出來的熱伴隨著內(nèi)擴(kuò)散產(chǎn)生，內(nèi)擴(kuò)散影響了原有蒸汽的動(dòng)力性能，這種蒸汽快速膨脹產(chǎn)生的非平衡凝結(jié)流動(dòng)現(xiàn)象，通常是引起汽輪機(jī)效率下降的重要原因。而且，凝結(jié)產(chǎn)生的液滴隨著汽流流動(dòng)撞擊葉片，造成了葉片的水蝕。嚴(yán)重的水蝕會(huì)使葉片發(fā)生斷裂，對(duì)汽輪機(jī)的安全造成一定威脅。因此，在現(xiàn)代大型火電站及核電站蒸汽輪機(jī)中，濕蒸汽兩相

2、流動(dòng)問題主要存在于兩方面：蒸汽濕度的出現(xiàn)降低了汽輪機(jī)末級(jí)的工作效率；濕蒸汽中夾帶著的水滴對(duì)葉片的沖擊造成水蝕危害。 本文首先介紹了在二維葉柵中使用的基本參數(shù)及其網(wǎng)格的劃分情況，通過對(duì)濕蒸汽流動(dòng)過程的分析，以經(jīng)典成核理論為基礎(chǔ)，對(duì)平面葉柵中的濕蒸汽流動(dòng)進(jìn)行了模擬。計(jì)算結(jié)果顯示了蒸汽凝結(jié)主要發(fā)生的區(qū)域，及在整個(gè)流場(chǎng)中濕蒸汽的流動(dòng)特征。通過對(duì)流場(chǎng)的分析及與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比，表明所用計(jì)算模型及方法可以正確模擬濕蒸汽流動(dòng)過程，為優(yōu)化設(shè)計(jì)和減

3、小末級(jí)葉片的水蝕提供依據(jù)。 其次，對(duì)比了具有凝結(jié)的蒸汽與理想氣體之間的流動(dòng)情況，經(jīng)過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)凝結(jié)蒸汽在流動(dòng)中與理想氣體之間的差異，發(fā)現(xiàn)蒸汽的凝結(jié)在超音速狀態(tài)下是不可避免的，并且在計(jì)算結(jié)果中通過圖形顯示出了形成二次水滴的主要區(qū)域。 最后，對(duì)有凝結(jié)的蒸汽在三維葉柵中的流動(dòng)進(jìn)行了模擬，得到了蒸汽凝結(jié)流動(dòng)在整個(gè)流道內(nèi)的流動(dòng)情況，分析了這種兩相復(fù)雜流動(dòng)的特點(diǎn)，在靜葉內(nèi)，流動(dòng)狀態(tài)基本穩(wěn)定，蒸汽膨脹較為緩和，發(fā)生凝結(jié)的區(qū)域很??；在