工业汽轮机在我国的能源和工业生产中使用广泛,因此工业汽轮机的研发和应用占有十分重要的地位。本文研究的对象为杭州汽轮机有限公司生产的600MW电站给水泵汽轮机,该机型目前在国内市场上应用广泛,占有率很高。但是随着汽轮机设计技术水平的不断提高,该产品已显示出设计技术老化,热效率偏低,竞争力不强的弱点。因此对其进行对其进行技术改进,可以带来一定的经济效益的同时也可以带来很好的环境效益和社会效益。 本文研究的内容为汽轮机通流部分关键部件的气动性能,利用NUMECA软件对汽轮机通流部分建立一个三维的数值模拟计算平台。对内部流场进行数值模拟,并详细分析内部流场的气动性能,对影响汽轮机效率的因素进行详细讨论,提出改进结构设计的建议和方法。通过分析认为汽轮机通流部分的高压段结构设计紧凑、气动性能良好、热效率较高,因此改进空间不大。但是汽轮机低压段的气动性能较差,损失明显增多,严重影响汽轮机的热效率,需要对其进行进一步的分析,并提出具体的改进办法。 针对数值模拟分析过程中发现的问题,本文对汽轮机通流部分低压段的动/静叶栅的结构设计进行了初步探讨,分析了影响叶栅气动性能的主要因素。使用NUMECA软件包的Design3D模块对动静叶片进行改进设计。并运用“后部加载”和“正弯曲”的设计技术改善静叶的气动性能,从而提高热效率,最终使静叶栅的单级效率提高2.08个百分点。在对汽轮机低压段的动叶进行改进设计时,则尝试以改变叶片型线的方法来减少叶片的型面损失为主,从而到提高叶栅气动性能,通过对改进方案进行数值计算,结果表明,对动叶的改进效果明显,使单级效率提高2.51个百分点。 本文的研究工作在一定程度上为汽轮机通流部分的内部流场分析和叶片设计提供了建设性的意见,所尝试的叶片改进设计方法可以为汽轮机叶片设计研发缩短研制周期,提高效率,节约成本。