轴流式轮机轮缘密封流动分析

关键词：涡轮机械 轴流式 流动分析 浸入式 轮缘密封 

摘要：本文使用大涡模拟分析了带有30个定子和62个转子叶片的一级轴流式轮机轮缘密封内流动。Navier-Stokes方程的求解采用了基于笛卡尔浸入式边界和levelset方法的有限体积法。固体壁面位置由levelset方法追踪,然后在壁面边界采用了可以解析尖锐边缘并且严格体积守恒的切割细胞方法。本文生成了2个自适应笛卡尔网格,第一个网格使用levelset方法跟踪嵌入的表面边界,第二个网格用于离散流体域进行数值求解守恒方程。这种数值方法可以在同一个参照系下精确模拟涡轮机械应用中多个壁面相对运动的流动现象。数值仿真中精确解析了在圆周360度方向上的所有定子和转子叶片。数值仿真结果分析侧重于定子和涡轮级的转子盘之间单唇边密封结构内部空腔内流动。本文首先进行了网格分辨率研究,然后比较了LES结果和实验数据,最后详细分析了转子定子盘腔流场。分析结果确定了径向速度的主导模态,而且此模态与转子频率及其谐波都不相关。研究也表明,主导模态对热气进入转子定子盘腔的影响很大。

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