基于数值模拟的燃机高压盘腔系统流动特性研究  

Numerical Simulation of Flow Characteristics in High Pressure Disk Cavity System of Gas Turbine

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作  者:米泓博 任晓栋 牛夕莹 胡博[1] 顾春伟[1] MI Hongbo;REN Xiaodong;NIU Xiying;HU Bo;GU Chunwei(Department of Energy and Power Engineering,Tsinghua University,China,Beijing 100084;Harbin Marine Boiler and Turbine Research Institute,Harbin 150078,China)

机构地区:[1]清华大学能源与动力工程系燃气轮机研究所,北京100084 [2]中国船舶重工集团公司第七〇三研究所,哈尔滨150078

出  处:《工程热物理学报》2023年第6期1528-1537,共10页Journal of Engineering Thermophysics

基  金:国家自然科学基金青年科学基金项目(No.52206047);航空发动机与燃气轮机重大专项(No.J2019-IV-0022-0090)。

摘  要:增加燃气初温是提高燃气轮机效率的主要途径。为了确保充分冷却透平叶片与轮盘,在防止燃气入侵盘腔的同时降低冷气量,需要针对盘腔系统内的流动特性展开研究。高压涡轮盘腔系统含有预旋腔等多个腔室,通过转静封严或旋转孔相互连通。尽管国内外学者针对盘腔系统开展了一系列研究,但大部分以单一腔室为研究对象,很少考虑多个腔室,尤其是预旋腔上下游盘腔对预旋腔内流动特性的影响。因此,本文以某船用燃机高压涡轮盘腔系统为研究对象,采用CFD方法,模拟了盘腔系统内部的流量分配,预测了斜接受孔和平衡孔的通流能力,分析了盘腔内的压力、温度、速度场分布和涡系结构,并分析了燃气入侵现象。本文的研究结果可为研究复杂盘腔系统提供参考。Increasing inlet gas temperature is major measure to enhance the efficiency of gas turbine.In order to sufficiently cooling blades and disks,reduce the coolants volume,preventing gas from flowing into the disk cavity all at the same time,it is necessary to study the flow in the disk cavity system.The high pressure turbine disk cavity system contains chambers such as pre-swirl chamber,which are connected by rotating holes or seals.Although scholars carried out a series of studies on the disk cavity system,most of them considered a single chamber and seldom involved the influence of multiple chambers,especially the upstream and downstream chambers infuences the pre-swirl chamber.Therefore,this paper takes a high pressure turbine disk cavity system of a marine gas turbine as the research object,uses CFD method to simulate the fow in the disk,predicts the flow capacity of receiving holes and balance holes,analyzes the pressure,temperature,velocity distribution and vortex structure,and analyzes the gas ingress phenomenon.The results can provide reference for the further study of complex disk cavity system.

关 键 词:盘腔系统 流量分配 通流能力 速度分布 燃气入侵 

分 类 号:TK05[动力工程及工程热物理]

 

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