[發明專利]基于CFD分析確定汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸的方法

在審

• 申請號: 201910299890.3
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110020489A
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發明（設計）人: 趙洪羽;王健;馬義良;馬天吟;梁天賦;李央;劉瑤;馬小樂;張迪;高鐵印
• 申請（專利權）人: 哈爾濱汽輪機廠有限責任公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 劉冰

本發明提供基于CFD分析確定汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸的方法，屬于汽輪機技術領域。本發明首先進行包括建模與網格劃分的前處理：基于低壓缸通流圖建立末級幾何模型，將建立的末級幾何模型導入網格劃分軟件進行結構化網格的劃分；然后利用求解器進行求解，得到收斂到穩定的模型；最后進行結果分析：應用后處理POST軟件，觀察末級葉片的流動情況，結合末級葉片表面、子午面的馬赫數云圖，以及末級動葉片表面的濕度分布來綜合確定末級葉片應安裝的防蝕片形狀、尺寸。本發明解決了現有汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸確定主要依靠經驗，形狀尺寸確定不夠精準，導致防蝕效果較差的問題。本發明可用于汽輪機末級動葉片防蝕片的設計。

技術領域

本發明涉及確定汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸的方法，屬于汽輪機技術領域。

背景技術

隨著火電機組靈活性的不斷增強，多工況、回熱、供熱等運行方案將會成為電廠汽輪機發電的趨勢，末級葉片的水蝕情況也趨于嚴重，目前針對濕度較大的末級葉片，主要的防護措施是在動葉片上鑲嵌司太立合金的防蝕片。但是對于防蝕片的形狀、大小及在末級動葉片的鑲嵌位置的確定，主要是依靠工程師經驗。有些汽輪機的運行工況與以往存在很大差別，這造成工程師的經驗失效，導致葉片因水蝕結垢甚至斷裂。

發明內容

本發明為解決現有汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸確定主要依靠經驗，形狀尺寸確定不夠精準，導致防蝕效果較差的問題，提供了基于CFD分析確定汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸的方法。

本發明所述基于CFD分析確定汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸的方法，通過以下技術方案實現：

(1)進行包括建模與網格劃分的前處理：

首先基于低壓缸通流圖建立末級幾何模型，然后將建立的末級幾何模型導入網格劃分軟件進行結構化網格的劃分；

(2)利用求解器進行求解：

將葉片的網格文件導入ANSYS CFX軟件中，進行模型設置、參數設置，ANSYS CFX是一款CFD軟件；采用ANSYS CFX自帶的求解器，對求解器設置離散格式、收斂因子后進行迭代求解計算；得到收斂到穩定的模型；

(3)進行結果分析：

應用ANSYS CFX自帶的后處理POST軟件，觀察末級葉片的流動情況，結合末級葉片表面、子午面的馬赫數云圖，以及末級動葉片表面的濕度分布來綜合確定末級葉片應安裝的防蝕片形狀、尺寸。

本發明最為突出的特點和顯著的有益效果是：

本發明所涉及的基于CFD分析確定汽輪機葉片防蝕片形狀尺寸的方法，基于CFD分析能夠為汽輪機組的末級葉片提供簡潔精準有效的防蝕片設計。發明效果具體如下：

1.確定的形狀尺寸非常精準，防蝕效果提升2倍。

2.提高了效率。利用CFD計算分析，選出最佳設計，相比依靠工程師經驗人工確定，省時省力，大大提高了工作效率，具有較好的應用前景和經濟價值。

3.增加了安全性。可以有效減少低壓末級動葉片因水蝕結垢導致的斷裂，提高了安全性。

4.降低了成本。采用本發明效率大大提高，從而降低了生產成本，同時減少了質量事故成本。

附圖說明

圖1為本發明流程圖；

圖2為本發明實施例中末級靜葉片實體圖；

圖3為本發明實施例中末級動葉片實體圖；

圖4為本發明實施例中末級靜葉片網格劃分示意圖；

圖5為本發明實施例中末級葉片根截面的馬赫數云圖；Mach Number表示馬赫數；