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第1章 绪论1

1.1 汽轮机热经济性影响因素及节能潜力分析1

1.1.1 汽轮机热经济性影响因素分析1

1.1.2 汽轮机的节能潜力分析5

1.2 汽轮机通流部分流动特性分析的必要性10

1.3 汽轮机通流部分流动特性的研究现状与存在的问题12

1.3.1 汽轮机通流部分径向间隙内流动特性的研究现状12

1.3.2 汽轮机排汽通道内流动特性的研究现状13

1.3.3 存在的问题13

参考文献14

第2章 汽轮机通流部分泄漏量理论计算方法17

2.1 隔板汽封泄漏量计算方法比较17

2.1.1 隔板泄漏量的计算方法分析17

2.1.2 隔板泄漏量的计算方法比较22

2.2 带有侧齿的曲径汽封泄漏量计算方法24

2.2.1 带有侧齿的曲径汽封简介24

2.2.2 侧齿轴封泄漏量的计算方法24

2.2.3 计算结果对比27

2.3 汽轮机泄漏损失的计算分析28

2.3.1 汽轮机级内损失及其计算方法28

2.3.2 汽轮机级内损失的分布及泄漏损失分析38

2.4 本章小结40

参考文献40

第3章 汽轮机通流部分三元湍流流动的计算方法42

3.1 计算流体力学简介42

3.2 控制方程43

3.3 三元湍流数值计算方法43

3.3.1 直接数值模拟43

3.3.2 雷诺平均统计模式44

3.3.3 湍流大涡数值模拟44

3.4 黏性湍流模型45

3.4.1 标准K-ε模型45

3.4.2 RNGK-ε模型45

3.4.3 标准K-ω模型46

3.4.4 K-ωSST模型46

3.5 湿蒸汽流动方程46

3.6 相变模型48

3.7 网格生成技术49

3.7.1 结构化网格49

3.7.2 分块网格49

3.7.3 非结构化网格50

3.8 边界条件50

3.8.1 流体进口边界条件50

3.8.2 流体出口边界条件51

3.8.3 壁面边界条件51

3.8.4 对称边界条件51

3.8.5 周期性边界条件51

3.8.6 动静交界面边界条件51

3.9 本章小结52

参考文献52

第4章 汽轮机迷宫汽封内部流动特性的分析54

4.1 迷宫密封介绍54

4.1.1 迷宫密封简介54

4.1.2 迷宫密封封严机理55

4.2 几何模型及求解模型55

4.2.1 几何建模及网格划分55

4.2.2 基本控制方程及湍流模型56

4.2.3 流体物性及边界条件57

4.2.4 模型准确性验证57

4.3 动静态下压比对汽封性能的影响分析59

4.3.1 同一压比下转速对流场的影响分析59

4.3.2 不同压比下转速对泄漏量的影响分析63

4.4 动静态下汽封间隙对汽封性能的影响分析64

4.4.1 汽封间隙对流场的影响分析64

4.4.2 汽封间隙对泄漏量的影响分析69

4.5 动静态下汽封齿数对汽封性能的影响分析70

4.5.1 静态下齿数及布置对汽封性能的影响分析70

4.5.2 动态下齿数及布置对汽封性能的影响分析77

4.6 凹槽迷宫密封封严特性的数值研究80

4.6.1 间隙对凹槽迷宫密封封严特性的影响80

4.6.2 压比对凹槽迷宫密封封严特性的影响81

4.6.3 转速对凹槽迷宫密封封严特性的影响83

4.7 本章小结85

参考文献85

第5章 汽轮机蜂窝密封内部流动特性的分析87

5.1 蜂窝密封介绍87

5.1.1 蜂窝密封简介87

5.1.2 蜂窝密封封严机理89

5.2 计算模型和数值模拟方法90

5.2.1 几何模型90

5.2.2 网格生成91

5.2.3 流体物性及边界条件92

5.3 数值计算结果验证92

5.4 密封流场结构分析94

5.4.1 迷宫密封流场结构分析94

5.4.2 蜂窝密封流场结构分析95

5.5 蜂窝密封和迷宫密封封严性能对比研究98

5.5.1 蜂窝密封和迷宫密封泄漏量比较98

5.5.2 间隙对蜂窝密封和迷宫密封封严性能的影响99

5.5.3 转速对蜂窝密封和迷宫密封封严性能的影响101

5.6 蜂窝密封流动特性影响因素的研究105

5.6.1 蜂窝密封工况变化对流动特性的影响105

5.6.2 蜂窝密封结构参数对流动特性的影响108

5.7 本章小结112

参考文献113

第6章 汽轮机叶顶间隙内流动特性的分析114

6.1 物理模型的建立和网格划分114

6.1.1 计算用叶片的几何尺寸114

6.1.2 计算用叶栅通道几何模型115

6.1.3 网格划分115

6.2 汽轮机无围带叶顶间隙定常流动特性分析116

6.2.1 计算方法和边界条件116

6.2.2 动叶顶部流动的分析116

6.2.3 叶顶间隙区域轴向截面的流动特性分析120

6.2.4 动叶吸力面处的极限流线和压力分布分析125

6.2.5 动叶出口截面总压损失系数分布分析127

6.2.6 动叶出口截面湍动能分析130

6.2.7 不同叶高位置下的压力系数分析130

6.3 汽轮机有围带叶顶间隙定常流动特性分析131

6.3.1 加装围带的叶顶泄漏流动分析132

6.3.2 加装叶顶汽封的间隙泄漏流动分析136

6.4 汽轮机无围带叶顶间隙内非定常流动特性分析139

6.4.1 前处理、计算收敛准则和时间139

6.4.2 叶顶间隙大小为1mm时模拟结果与分析141

6.4.3 不同间隙大小时的模拟结果与分析146

6.5 汽轮机有围带叶顶间隙内非定常流动特性分析148

6.5.1 有围带叶栅通道非定常流动特性分析148

6.5.2 有围带叶顶间隙内非定常流动特性分析150

6.5.3 非定常流动对动叶出口处流动特性的影响152

6.6 本章小结154

参考文献155

第7章 汽轮机叶顶间隙内泄漏流动特性的大涡模拟157

7.1 大涡模拟的数值模拟方法157

7.1.1 大涡模拟概述157

7.1.2 过滤方程157

7.1.3 大涡模拟的亚网格应力模型158

7.2 汽轮机无围带叶顶间隙泄漏流的大涡数值模拟160

7.2.1 计算方法和网格160

7.2.2 叶顶间隙为1mm时模拟结果161

7.2.3 不同叶顶间隙下泄漏流的流场特征170

7.3 汽轮机有围带叶顶间隙泄漏流的大涡数值模拟185

7.3.1 计算方法185

7.3.2 叶顶间隙为1mm时泄漏流的流场特征186

7.3.3 叶顶间隙为2mm时泄漏流的流场特征197

7.4 本章小结207

参考文献208

第8章 汽轮机排汽通道内流动特性的数值分析209

8.1 凝汽器喉部内流动特性的研究209

8.1.1 内置式加热器对凝汽器喉部流动特性的影响210

8.1.2 小汽轮机排汽对凝汽器喉部流动特性的影响212

8.1.3 湿蒸汽流动对无小汽轮机排汽的凝汽器喉部流动特性的影响218

8.1.4 湿蒸汽流动对有小汽轮机排汽的凝汽器喉部流动特性的影响223

8.2 汽轮机排汽缸内流动特性的研究228

8.2.1 未考虑蒸汽湿度的排汽缸内流动特性的研究229

8.2.2 湿蒸汽凝结对排汽缸内流动特性的影响237

8.3 汽轮机排汽通道内流动特性的研究244

8.3.1 未考虑蒸汽湿度的排汽通道内流动特性的研究244

8.3.2 湿蒸汽流动对排汽通道流动特性的影响248

8.4 汽轮机排汽通道内加装导流装置的研究258

8.4.1 300MW汽轮机排汽通道加装导流装置的研究258

8.4.2 600MW汽轮机排汽通道加装导流装置的研究269

8.5 本章小结275

参考文献276