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軸流式輪機輪緣密封流動分析
關鍵詞：渦輪機械 軸流式 流動分析 浸入式 輪緣密封
摘要：本文使用大渦模擬分析了帶有30個定子和62個轉子葉片的一級軸流式輪機輪緣密封內流動。Navier-Stokes方程的求解采用了基于笛卡爾浸入式邊界和levelset方法的有限體積法。固體壁面位置由levelset方法追蹤,然后在壁面邊界采用了可以解析尖銳邊緣并且嚴格體積守恒的切割細胞方法。本文生成了2個自適應笛卡爾網格,第一個網格使用levelset方法跟蹤嵌入的表面邊界,第二個網格用于離散流體域進行數值求解守恒方程。這種數值方法可以在同一個參照系下精確模擬渦輪機械應用中多個壁面相對運動的流動現象。數值仿真中精確解析了在圓周360度方向上的所有定子和轉子葉片。數值仿真結果分析側重于定子和渦輪級的轉子盤之間單唇邊密封結構內部空腔內流動。本文首先進行了網格分辨率研究,然后比較了LES結果和實驗數據,最后詳細分析了轉子定子盤腔流場。分析結果確定了徑向速度的主導模態,而且此模態與轉子頻率及其諧波都不相關。研究也表明,主導模態對熱氣進入轉子定子盤腔的影響很大。
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