相邻动叶异常偏转对两级轴流风机失速先兆影响机理研究

摘要

动叶可调式轴流风机通过改变动叶角度调节风机流量，使风机具有较高的运行效率。在运行调整过程中，一个或多个动叶安装角度非同步调整现象时有发生，导致风机性能改变。研究动叶角度异常偏转对轴流风机失速先兆诱发的影响机理具有重要的理论意义和工程价值。
　　本文以某电站两级动叶可调式轴流风机为研究对象，对第二级动叶轮内出现相邻动叶角度异常偏转时轴流风机的失速过程进行非定常数值模拟，分析相邻动叶角度异常偏转对风机失速先兆的起始位置、表现形式及旋转失速三维非定常演化过程的影响机制。相邻偏转角度相等的模拟结果表明：异常偏转角度对风机性能有影响，当偏转角度为-9°时，风机的安全裕度减小；偏转角度为+9°时，风机的安全裕度增加。异常偏转角度对失速起始级无影响，即均首先出现在第二级动叶轮内，但异常偏转角度改变了轴流风机的失速诱发机制，偏转角度为+9°时，流动分离区，即失速先兆首先出现在+9°异常叶片吸力面叶顶处，分离区影响范围逐渐增大，最终发展为面积较大的回流区，当回流区增大到一定程度后，会从异常叶片叶顶上脱落至后面的流道，而+9°异常叶片吸力面叶顶处会继续产生新的流动分离区和回流区，这种失速方式发展周期长，为模态波型失速；偏转角度为-9°时，首先在叶轮顶部产生周向均匀分布的小范围流动分离区，当分离区堆积到一定程度后形成面积较大的回流区，即失速先兆，这种失速方式发展迅速，符合突尖型失速先兆的特点。
　　相邻偏转角度不同的模拟结果表明：偏转角度为+-9°(+9°异常叶片在-9°异常叶片的逆时针方向位置)和偏转角度为-+9°(+9°异常叶片在-9°异常叶片的顺时针方向位置)时，风机的安全裕度均增加，失速均首先出现在第二级动叶轮内。偏转角度为+-9°时的失速诱发机制与偏转角度均为+9°时相同，呈现模态波型失速；偏转角度为-+9°时的失速诱发机制与偏转角度均为-9°时相同，为突尖型失速。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状及发展动态分析

1.2.1 失速先兆形式的研究

1.2.2 失速模型研究

1.2.3 失速的实验研究

1.2.4 失速的数值研究

1.3 本文主要研究内容

第2章 轴流风机旋转失速的数值计算方法

2.1 数值计算方法

2.1.1 风机几何模型

2.1.2 网格划分

2.1.3 控制方程

2.1.4 湍流模型

2.1.5 边界条件

2.1.6 数值失速实现方法

2.2 本章小结

第3章 第二级动叶轮相邻叶片同角度偏转对失速影响

3.1 风机模型及网格划分

3.2 第二级动叶轮相邻动叶同角度偏转失速模拟结果分析

3.2.1 风机性能曲线分析

3.2.2 风机出口静压时域特性

3.2.3 数值探针布置方案

3.2.4 第二级动叶轮相邻动叶同角度偏转失速先兆起始位置与类型

3.2.5 旋转失速发生前后动叶轮内流场动力学特征

3.3 本章小结

第4章 第二级动叶相邻叶片不同角度偏转对失速影响

4.1 风机模型及网格划分

4.2 第二级动叶轮相邻动叶不同角度偏转失速模拟结果分析

4.2.1 风机性能曲线分析

4.2.2 风机出口静压时域特性

4.2.3 第二级动叶轮相邻动叶不同角度偏转失速先兆起始位置与类型

4.2.4 旋转失速发生前后动叶轮内流场动力学特征

4.3 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢