东莞南方水泵丨排汽通道数值模拟与分析

南方水泵厂分析是排汽缸和凝汽器喉部单独结构进行数值计算的，相互之间不存在影响，并且在计算时对各结构的计算条件进行了简化，这与工程实际存在一定的差距，因此而得出来的计算结果也与工程实际存在差距。工程实际中，排汽缸与凝汽器喉部通过膨胀节连接起来，两者之间的流动相互影响，汽流在排汽缸内经过多次翻转和扩压减速，形成螺旋前进的通道涡，进入喉部时不再是均匀来流（如图1)，与均匀来流独立结构存在很大的区别，东莞南方水泵总结主要表现为：
(1)600MW机组排汽缸对称布置，两个排汽缸的汽流同时进入喉部，喉部进口截面速度场呈现出两侧速度较高、中间速度较低的分布；
(2)低压加热器正上方的汽流密度小，速度减小程度弱，在此处形成低速流区，但没有形成高压区，压力损失较小；
(3)低压加热器两侧的高速绕流较少，因此在低压加热器正下方没有出现低密度区；
(4)喉部出口截面上，高速汽流出现在靠近壁面的区域，低速汽流占据了大部分的中心区域。
总之，在凝汽器喉部内，由于低压加热器对汽流的阻挡作用减小了，相应的低压加热器绕流损失也减小了，但是，喉部进口汽流为排汽缸流出的混乱汽流，喉部流场混乱，因此，喉部内排汽总压损失会增大，喉部出口截面均匀系数会减小。
一、排汽缸无进口旋流的排汽通道流场
假设排汽缸进口为均匀来流，即不考虑汽轮机末级排汽的旋转速度，此时整个排汽通道的流场是对称分布的，但与独立结构数值计算的结果存在区别，如图2所示。经南方水泵厂计算，耦合流动计算的排汽通道的排汽阻力损失为独立结构计算各结构排汽阻力损失之和的2倍左右；喉部出口截面的均匀系数为单独模拟计算时的0.9倍左右。这说明，排汽通道耦合计算的结构内部流动更加复杂，流场更加混乱，单独对各个结构进行模拟不能反应排汽通道内的真实流场。
二、排汽缸有进口旋流的排汽通道流场
工程实际中，汽轮机末级排汽具有一定的旋转速度，则汽流是旋转着进入排汽缸的。由于进口旋流的影响，排汽通道内的流场不是对称的，在排汽缸和喉部内，呈现出一侧速度较高，另一侧速度较低，并且，在喉部内靠近小汽机排汽口的地方，汽流速度较大，受小汽机排汽的影响较小，反而是小汽机排汽在王汽流的冲击下，其流动范围缩小了，如图3所示。广东南方水泵从图中还可以看出，在主汽流和小汽机排汽的共同作用下，具有进口旋流的排汽通道的出口截面上的汽流较高速度区域要比没有进口旋流的更加集中于出口截面的中心区域，这造成了出口截面不均匀程度更高，两者的均匀系数相差为0.2左右。
同时，文献还指出，具有进口旋流的排汽通道的的局部阻力损失比没有进口旋流的排汽通道的局部阻力损失要小，并且旋转速度越大，相差越大。这主要是因为一方面，旋转的动能*在排汽通道中实现余速动能的回收，使排汽缸进口处的静压比直流工况有所下降，从而降低末级叶片的背压；另一方面，从扩压管到排汽缸蜗壳的过程中，旋转的分速度不需要翻转，而轴向分速度需要翻转，也就是说，轴向的汽流（以直流为例）**经过翻转才可以从出口排出，这一翻转过程会引起漩涡耗散，而旋转的汽流并不需要剧烈的翻转就可以进入出口区域，其原有的动能耗散较小，因而损失也较小。
图3排汽缸进口无旋流(左边两图)与排汽缸进口有旋流（右边两图）的排汽通道内流场。
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