Исследование влияния неравномерности потока в камере отбора паровой турбины на послеотборную ступень

Проведено численное исследование влияния регенеративного отбора пара на формирование окружной неравномерности потока и ее воздействие на послеотборную ступень паровой турбины. В отличие от большей части исследований, расчет выполнен с учетом всех геометрических характеристик камеры отбора и выходного патрубка при полном окружном моделировании послеотборной ступени без осреднения параметров по окружности. Численное моделирование выполнено с применением CFD-кода в программном комплексе NUMECA. Показано, что при соединении камеры отбора и соплового аппарата через прямую передачу параметров (connect) формируется выраженная квазистационарная окружная неравномерность, не выявляемая при использовании periodic-подходов. Установлено влияние этой неравномерности на интегральные характеристики ступени, в том числе на относительный внутренний коэффициент полезного действия. Полученные результаты подтверждают необходимость учета реальных геометрических характеристик патрубка отбора при анализе проточной части паровой турбины.
EDN: SRHFSG, https://elibrary/srhfsg

Литература

[1] Костюк А.Г., ред. Паровые и газовые турбины для электростанций. Москва, ИД МЭИ, 2008. 556 с.

[2] Зарянкин А.Е., Парамонов А.Н., Фичоряк О.М. и др. О влиянии регенеративных отборов пара на характер течения в послеотборных сопловых решетках. Тяжелое машиностроение, 2010, № 1, с. 22–26.

[3] Szymaniak M., Gardzilewicz A. Modernisation of steam turbine construction at regenerative steam extraction point. Task Quarterly, 2011, vol. 14, no. 4, pp. 319–327.

[4] Неуймин В.М., Подкорытова Л.Н., Тихомиров А.Н. и др. Затраты мощности на вентиляцию механически инертного пара в ступенях ЦНД паровых турбин. Опыт создания турбин и дизелей, 1977, № 4, с. 24–32.

[5] Усачев И.П., Неуймин В.М., Тихомиров А.Н. Расчет и анализ установившихся режимов ЦНД паровых турбин. Энергомашиностроение, 1976, № 10, с. 11–13.

[6] Неуймин В.М. Универсальная математическая зависимость для высокоточной оценки вентиляционных потерь мощности в ступени турбины ТЭС. Надежность и безопасность энергетики, 2011, № 1, № 2, с. 56–65.

[7] Трохин Д.А. Определение вентиляционных потерь последней ступени теплофикационной турбины мощностью 450 МВт для АЭС. Теоретические и практические аспекты научных исследований. Мат. Межд. науч.-практ. конф. Нефтекамск, Мир Науки, с. 147–151.

[8] Трохин Д.А. Вентиляционные потери в цилиндре низкого давления теплофикационной турбины мощностью 450 МВт для АЭС. Фундаментальные и прикладные науки сегодня. Мат. XXVIII межд. науч.-практ. конф. Bengaluru, Pothi.com, 2022, с. 129–134.

[9] Трохин Д.А. Разработка методики расчета проточной части цилиндра низкого давления теплофикационной турбины с использованием СFD кода в программном комплексе Numeca. Научные перспективы XXI века. Мат. Межд. науч.-практ. конф. Нефтекамск, Мир науки, 2022, с. 34–44.

[10] Denton J.D. The 1993 IGTI scholar lecture: loss mechanisms in turbomachines. J. Turbomach., 1993, vol. 115, no. 4, pp. 621–656, doi: https://doi.org/10.1115/1.2929299

[11] Rodriguez S. Applied computational fluid dynamics and turbulence modeling. Springer, 2019. 306 p.

[12] Zhang L., Jiang W., Xie L. et al. Research on the aerodynamic performance and collaborative optimization design of the full-scale compact inlet chamber of a nuclear-powered steam turbine. Machines, 2024, vol. 12, no. 4, art. 262, doi: https://doi.org/10.3390/machines12040262

[13] Gorman J., Bhattacharyya S., Cheng L. et al. Turbulence models commonly used in CFD. In: Applications of computational fluid dynamics simulation and modeling. IntechOpen, 2021, doi: https://doi.org/10.5772/intechopen.99784

[14] Wilcox D.C. Turbulence modeling for CFD. DCW Industries, 2006. 522 p.

[15] Flow integrated environment. User Manual. Brussels, Numeca Int., 2014.