电站离心风机旋转失速的数值模拟研究

• 作 者: 刘哲
• 发表日期: 2011年期
• 关键词: 翼型 离心风机 旋转失速 数值模拟

G4-73型离心风机广泛应用于300MW及其以下火电机组,由于负荷变动、积灰或者安装质量等原因,风机经常在小流量工况下运行,在此类工况下运行的风机往往会出现旋转失速,甚至会出现喘振等流动失稳现象,直接威胁机组的安全运行。深入研究风机发生旋转失速的非稳态流动特性,对提高离心风机的运行效率、扩大稳定运行范围具有实际意义。本文采用Fluent软件,首先利用二维不可压缩雷诺时均方程、基于Realizable k ?ε紊流模型,对风机翼型在不同冲角下的流动情况进行了详细的数值模拟,研究了风机翼型在低雷诺数下的失速特性,分析讨论了翼型的分离流动以及冲角与分离点位置的关系。结果表明,随着冲角的增大分离点位置逐渐向翼型前缘移动,直至进入失速状态,进入失速的翼型吸力面近壁处出现了强烈的漩涡。本文基于Fluent软件提供的用户接口-用户自定义函数(UDF)进行编程,得到在风机出口所假设的节流阀模型,通过连续调节节流阀阀门开度,实现了G4-73型离心风机在小流量下旋转失速现象的全流场数值模拟。对设计工况下和失速工况下的流场进行对比,分析研究了失速过程中不同阶段下瞬时速度场和瞬时压力场。结果表明,随着阀门开度的减小,风机逐渐进入失速区域,叶轮内出现了明显的低速区,在靠近前盖板附近区域首先出现了逆流;随着时间步的推进,逆流逐渐扩散到后盖板,直至充满整个流道。