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高转速工业汽轮机低压级组长扭叶片气动设计与分析

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汽轮机技术 2020年第3期62卷 170-172,230页

作者：隋永枫初鹏蓝吉兵马晓飞潘慧斌王永欣杭州汽轮机股份有限公司杭州310022 杭州汽轮动力集团有限公司杭州310022 浙江省燃气涡轮机械制造业创新中心杭州310022 中国科学院宁波材料技术与工程研究所宁波315201

为了提高工业汽轮机效率,实现节能减排和降低加工制造成本,对高转速工业汽轮机低压级组进行气动设计,并对其进行三维气动分析。完成了低压级组的一维设计、二维气动设计和叶型设计:动叶转速为6600r/min,进口总压为200kPa、进口总焓为268... 详细信息

为了提高工业汽轮机效率,实现节能减排和降低加工制造成本,对高转速工业汽轮机低压级组进行气动设计,并对其进行三维气动分析。完成了低压级组的一维设计、二维气动设计和叶型设计:动叶转速为6600r/min,进口总压为200kPa、进口总焓为2684.2kJ/kg、背压为7kPa下的流量为51.2t/h,总总效率为92.4%,总静效率为88.6%,达到设计要求。末级动叶的径高比为2.68,降低了转子的尺寸。三维流场分析显示:低压级组载荷分布均匀,级间匹配合理,气动性能良好;气动参数沿叶高分布均匀,叶片沿叶高具有良好的攻角特性。

关键词：工业汽轮机低压级组长扭叶片气动设计气动分析

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某型燃气轮机冷却管道强度计算分析

机电工程 2018年第6期35卷 582-585,637页

作者：方志阳魏佳明朱子奇孙义冈蓝吉兵方寅杭州汽轮机股份有限公司浙江杭州310006 杭州汽轮动力集团有限公司浙江杭州310006

针对燃气轮机冷却管道在高温高压工作环境下的结构强度失效问题,对某型E级燃气轮机冷却管道进行了应力计算及强度校核。采用有限元软件中PIPE、Combin14和Beam188单元分别模拟管道、弹簧以及支吊架,对支吊架结构进行了合理的简化;根据... 详细信息

针对燃气轮机冷却管道在高温高压工作环境下的结构强度失效问题,对某型E级燃气轮机冷却管道进行了应力计算及强度校核。采用有限元软件中PIPE、Combin14和Beam188单元分别模拟管道、弹簧以及支吊架,对支吊架结构进行了合理的简化;根据运行情况在冷却管道上施加了合理的边界条件,模拟了其在安装工况和运行工况下的工作状态;最后结合有限元计算结果,对管道进行了一次应力和二次应力校核。研究结果表明:燃气轮机冷却管道在安装及运行工况下应力水平均小于考核标准,校核合格符合设计要求;该燃气轮机冷却管道强度计算方法具有一定的通用性,适用于同等级燃气轮机冷却管道。

关键词：燃气轮机冷却管道强度校核一次应力二次应力

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低压涡轮导叶冷却设计的数值研究

汽轮机技术 2020年第6期62卷 434-437,446页

作者：周灵敏魏佳明蓝吉兵隋永枫王博庄达明初鹏杭州汽轮动力集团有限公司杭州310006

为了保证燃气轮机涡轮叶片能够在高温下长时间稳定可靠运行,需要对涡轮叶片进行冷却,而低压级涡轮叶片的冷气消耗量对整机效率影响较大,因此需要开发出高效的叶片冷却结构。利用一维设计方法完成了某低压级涡轮导叶两种冷却结构方案的设... 详细信息

为了保证燃气轮机涡轮叶片能够在高温下长时间稳定可靠运行,需要对涡轮叶片进行冷却,而低压级涡轮叶片的冷气消耗量对整机效率影响较大,因此需要开发出高效的叶片冷却结构。利用一维设计方法完成了某低压级涡轮导叶两种冷却结构方案的设计,并采用三维流热耦合方法获得叶片温度场分布,同时采用Larson-Miller方程预测叶身蠕变持久寿命。研究结果表明:在相同冷气消耗量情况下,方案B最高无量纲温度为0.850,低于材料许用温度,而方案A不能满足设计要求;方案B叶片表面平均冷却效率相对于方案A提高14.2%,吸力面转捩区域持久寿命增加157倍。研究方法和研究结论对低压涡轮导叶冷却结构设计具有指导作用。

关键词：复合冷却流热耦合冷却效率蠕变持久寿命

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汽轮机调节级三维复杂流动的数值研究

热科学与技术 2011年第1期10卷 82-87页

作者：屈焕成张荻蓝吉兵谢永慧西安交通大学能源与动力工程学院陕西西安710049

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅对机组的气动性能和效率具有较大的影响,还在一定程度上影响到其安全性能。基于三维黏性可压缩N-S方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室的150 MW汽轮机调节级三维黏性可压缩计算... 详细信息

汽轮机调节级的部分进汽特性,不仅对机组的气动性能和效率具有较大的影响,还在一定程度上影响到其安全性能。基于三维黏性可压缩N-S方程,采用结构化六面体网格,运用有限容积法,构造了带有进汽室的150 MW汽轮机调节级三维黏性可压缩计算模型,对其内部复杂流动进行了详细研究。分析发现:由于部分进汽,调节级进汽室内部流动较为紊乱,产生了较大的损失;动叶通道进气段静压分布曲线合理,内部流动顺畅;动叶通道非进汽段内部流动紊乱,熵增较大,部分进汽损失较大。

关键词：汽轮机调节级部分进汽数值模拟

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燃气轮机涡轮护环的传热和强度设计

燃气轮机涡轮护环的传热和强度设计

轴流压气机试验台排气蜗壳关键设计因素对周向反压不均匀度的影响

第十六届中国CAE工程分析技术年会

作者：王博魏佳明谷庭伟隋永枫蓝吉兵初鹏杭州汽轮动力集团

本文使用全三维共轭换热方法对某型燃气轮机涡轮的第一级护环展开详细设计。计算发现原始设计的供气压力需求过高,因此进行了一定的改进,包括:扩大排气孔径,增加冲击冷却结构等,改进后的护环设计能够满足蠕变寿命要求。随后,设计了11种... 详细信息

本文使用全三维共轭换热方法对某型燃气轮机涡轮的第一级护环展开详细设计。计算发现原始设计的供气压力需求过高,因此进行了一定的改进,包括:扩大排气孔径,增加冲击冷却结构等,改进后的护环设计能够满足蠕变寿命要求。随后,设计了11种冲击冷却结构,基于三维热流固耦合计算结果,根据冲击压降、金属温度、护环应力等指标,选择得到了一个最佳设计。

关键词：燃气轮机涡轮护环热流固耦合冲击冷却结构优化

来源： cnki会议评论

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风机技术 2024年第6期66卷 26-30,37页

作者：但汉攀谢健魏明徐睿蓝吉兵杭州汽轮动力集团股份有限公司

本文采用等平均速度流动方法对轴流压气机试验台用径向排气蜗壳进行设计,主要研究了蜗壳截面形状、蜗壳轮廓线不同渐开方法、蜗壳0°相位截面面积取值对排气系统周向反压不均匀度的影响。同时,提出了一种在蜗壳0°相位截面增设隔板,抑... 详细信息

本文采用等平均速度流动方法对轴流压气机试验台用径向排气蜗壳进行设计,主要研究了蜗壳截面形状、蜗壳轮廓线不同渐开方法、蜗壳0°相位截面面积取值对排气系统周向反压不均匀度的影响。同时,提出了一种在蜗壳0°相位截面增设隔板,抑制排气系统进气旋流角对排气系统周向反压不均匀度影响的方法。

关键词：轴流压气机试验台蜗壳进气旋流角隔板静压不均匀度

高参数高转速工业汽轮机复杂阻尼结构调节级动应力评估

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高参数高转速工业汽轮机复杂阻尼结构调节级动应力评估

中国动力工程学会透平专业委员会2013年学术研讨会

作者：蓝吉兵丁旭东陈金铨辛小鹏初鹏杭州汽轮机股份有限公司工业透平研究院

高参数高转速工业汽轮机调节级工作在高温高压环境下,同时由于调节级存在部分进汽结构,调节级动叶同时受到高频激振力和低频冲击载荷的作用,其受力状况非常复杂,工作环境异常恶劣,因而除了需要对调节级叶片进行常规的强度和振动分析外,... 详细信息

高参数高转速工业汽轮机调节级工作在高温高压环境下,同时由于调节级存在部分进汽结构,调节级动叶同时受到高频激振力和低频冲击载荷的作用,其受力状况非常复杂,工作环境异常恶劣,因而除了需要对调节级叶片进行常规的强度和振动分析外,其动强度评估是调节级叶片设计的重要内容。然而,已有的方法对动应力的评估常常基于经验参数的选取,特别是汽流激振力和复杂阻尼结构的摩擦阻尼难以估计。针对以上问题,本文的工作主要从两方面开展:一、采用CFD方法进行非定常计算,获得作用于调节级动叶上的真实汽流激振力;二、在真实激振力作用下进行瞬态动力学分析,获得调节级动叶的动应力。通过本文的工作,建立了一套评估复杂阻尼结构叶片动强度的分析方法,完善了复杂阻尼结构叶片的设计体系。对一特定的高参数高转速调节级动叶动应力进行了评估,评估结果显示,该调节级叶片的动应力满足安全性要求。

关键词：高参数高转速调节级动应力

来源： cnki会议 cnki会议评论

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燃气轮机叶片内部扰流肋冷却方式研究进展

热力透平 2011年第4期40卷 235-244,261页

作者：宋亚军李童张荻蓝吉兵谢永慧西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

随着燃气透平转子进口温度的不断提高,燃气轮机叶片冷却日益重要。带有扰流肋的内部通道冷却是叶片冷却的一个重要部分。综述了内部扰流肋冷却的研究历程与研究现状,详细论述了静止状态下带肋内部通道的换热研究、旋转对带肋通道内换热... 详细信息

随着燃气透平转子进口温度的不断提高,燃气轮机叶片冷却日益重要。带有扰流肋的内部通道冷却是叶片冷却的一个重要部分。综述了内部扰流肋冷却的研究历程与研究现状,详细论述了静止状态下带肋内部通道的换热研究、旋转对带肋通道内换热的影响研究以及扰流肋与其他方式相结合的复合冷却研究。结论指出,在国内外静止状态下带肋通道内的换热研究已经很成熟,旋转对通道内流动与换热的影响是最近几年来的研究热点,而关于旋转状态下复合冷却方式的研究相对较少。优化旋转状态下内部肋结构和将内部扰流肋与其他冷却方式相结合的研究是今后的发展方向。

关键词：燃气透平旋转状态内部扰流肋复合冷却

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工业汽轮机调节级段复杂流动特性研究

热力透平 2019年第4期48卷 269-274页

作者：禹志根陈金铨袁浩蓝吉兵隋永枫杭州汽轮机股份有限公司工业透平研究院杭州310022 杭州汽轮动力集团有限公司杭州310022

喷嘴调节是工业汽轮机进行变工况调节的主要方式之一。由于调节级部分进汽运行和过渡腔室内气流大幅偏转等原因,从调节级到压力级第1级的通流区域内流动情况复杂,效率损失严重。以某工业汽轮机为例,对包含调节级、过渡腔室和压力级第1... 详细信息

喷嘴调节是工业汽轮机进行变工况调节的主要方式之一。由于调节级部分进汽运行和过渡腔室内气流大幅偏转等原因,从调节级到压力级第1级的通流区域内流动情况复杂,效率损失严重。以某工业汽轮机为例,对包含调节级、过渡腔室和压力级第1级的通流区段进行全周全三维数值计算,分析了4阀点、3阀点和2阀点3个典型工况下的三维流动与各区域压力损失的情况。分析表明,随阀点减少,通流效率从86.1%降低至54.2%,过渡腔室内切向流动加剧,总压损失从2.2%增至45.8%,是影响流动效率的首要因素。另外,中分面螺栓安装时占据部分流道空间,使过渡腔室内通流面积在局部区域变化幅度过大,产生额外流动损失。而且,过渡腔室内的强烈有旋流动会影响下游压力级的入口流场均匀程度和攻角分布,3阀点和2阀点工况时,大的正攻角会使压力级第1级内流动效率降低。研究成果可为工业汽轮机整机变工况运行性能优化和高气动性能过渡腔室设计提供参考。

关键词：工业汽轮机调节级-压力级三维流动特性数值模拟流动效率