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刷式汽封密封特性及迟滞性的数值研究

刷式汽封密封特性及迟滞性的数值研究

作     者:张帅 

作者单位:东北电力大学 

学位级别:硕士

导师姓名:张艾萍

授予年度:2015年

学科分类:080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题:刷式汽封 密封特性 迟滞性 结构优化 

摘      要:随着电站汽轮机向高温、高压、高转速、高负荷方向发展,漏汽损失成为了汽轮机的一项主要损失,而先进的汽封技术是减少漏汽损失的有效措施之一。刷式汽封作为一种先进汽封,虽然已经逐步得到推广应用,但关于刷式汽封泄漏流动特性影响因素的研究仍不够全面,相关的理论研究较少,另外,由于试验条件等的限制,选取影响因素的数值有限,在此基础上反映出的泄漏流动特性曲线也存在一定的偏差。 采用CFD软件Fluent对刷式汽封密封特性及迟滞性进行二维数值模拟,计算模型采用轴对称模型,模拟采用工质为可压缩理想气体,固壁边界为绝热无滑移固体壁面,近壁区域采用标准壁面函数,湍流模型采用双方程k-ε模型。 本文在验证所选模型的正确性的基础上,分析了背板保护高度、刷丝束厚度、径向间隙对常规刷式汽封泄漏流动特性的影响,指出汽封泄漏量随着背板保护高度h的增大而增大,背板处刷丝压力分布值随着背板保护高度h的增大而减小,当h1.4mm时,泄漏量呈线性增长;汽封泄漏量随着刷丝束厚度的增大而减小;汽封泄漏量与径向间隙成正比,随着径向间隙的增大,压降范围沿径向有所扩大,流线偏转角增大,发生偏转位置沿轴向向上游方向移动。 其次,本文对低滞后刷式汽封泄漏流动特性进行数值模拟,结果表明:常规、矩形刷式汽封密封特性相近,虽然翼型刷式汽封密封特性较差,但相对前两种汽封,刷丝迟滞性的影响较小;减压槽槽深对低滞后刷式汽封泄漏流动特性影响不大;低滞后刷式汽封泄漏量随着背板轴向间隙的增大而增大,随着轴向间隙的增大,背板处刷丝压力值除在背板保护高度区域内略有提高外,在其他区域均明显下降,且轴向间隙由0mm增大到0.1mm时的压力下降效果最明显。对于工程实际问题,可以通过改变轴向间隙对低滞后刷式汽封进行结构优化。

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