汽轮机排汽缸是连接汽轮机与凝汽器的重要组成部分,排汽缸的气动性能会影响到凝汽器的经济性和安全性。基于计算流体动力学软件求解三维排汽缸与末级耦合流场的Navier-Stokes方程和k-ε湍流方程,对某600MW汽轮机排汽缸的气动性能进行优化研究,主要研究内容如下:分析了导流环的起始扩散角、直径以及轴向长度对排汽缸气动性能的影响。结果表明:随着导流环起始扩散角的增加,排汽缸的气动性能得到改善,但当增加到30°时在扩压器内会产生流动分离,其最佳值为25°;导流环的直径和轴向长度过大或过小均不利于排汽缸的气动性能,其中直径最佳值为5000mm,轴向长度最佳值为900mm。选取三个变量最佳值作为导流环的优化方案,与优化前排汽缸的气动性能进行对比,排汽缸出口的静压恢复系数提高了7.2%,总压损失系数降低了8.4%,气动性能有了明显的改善。基于二次回归正交试验,在排汽缸上端安装导流板来削弱通道涡对排汽缸气动性能的影响,得到了导流板安装参数与静压恢复系数之间的回归方程。方程呈现非线性关系,显著不失拟,且三因素之间互不影响。求解回归方程的最优解,得出最佳的导流板安装方案为,两板间距为429 mm、导流板高度为700 mm、导流板宽度为969 mm。安装导流板后,通道涡被破碎,排汽缸的气动性能得到了明显的改善。排汽缸出口的静压恢复系数提高了3.0%,总压损失系数降低了5.8%,出口截面标准偏差降低了3.043。并且不同负荷下优化后排汽缸出口的静压恢复系数均大于优化前;不同负荷下优化后的总压降均小于优化前,即优化后总压损失降低。说明安装导流板的优化设计在不同负荷下都是可行的。