王 健

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨150046）

随着汽轮机技术的不断进步，超临界汽轮机功率不断提高，人们对气动效率给予了越来越多的重视。以往，工程师们比较关注叶片通流的气动效率。但是汽轮机叶片优化技术已日趋成熟，提高叶片的效率非常困难，这也使得工程师们开始转向进汽和排汽等结构的优化设计上来。钟主海等[1]利用CFX软件对某高压缸进汽蜗壳进行了数值求解，并对气动影响因素进行了研究。吴仕芳等[2]数值模拟了不同结构的汽轮机中压排汽蜗壳，详细分析流动损失的原因，为设计提供了指导。本文在对高压蜗壳（见图1）进行单独模拟的基础上，完成了蜗壳与第一级叶片的联合数值模拟，以考虑蜗壳对叶片流场的影响。

图1 高压进气蜗壳结构图

1 高压进气蜗壳气动计算

1.1 计算区域网格划分及设置

许多数值研究表明，在对称的结构中，其内部的流场未必对称。所以为了更加准确地模拟蜗壳内部流场，对蜗壳流域进行整体建模并划分网格。计算区域网格如图2所示，出于计算收敛性考虑，将计算区域的出口位置作了适当的延长。

图2 蜗壳网格图

求解三维定常雷诺平均NS方程组，湍流模型采用标准K-Epsilon模型，对于近壁面区域的流动采用Scalable壁面函数法进行处理。工质为过热水蒸气。在进口边界处，给定总温、总压条件；在出口边界处，给定平均静压条件；其余的面设置为无滑移绝热壁面。

1.2 计算结果及分析

从图3中蜗壳对称面马赫数分布图可见，马赫数沿着对称面的径向，由外向内逐渐增大，。……