热能动力工程

作者：封星宇,王超,曹世裕,王冠洲

单位：中国船舶集团有限公司第七〇三研究所,,中国船舶集团有限公司第七〇三研究所,,中国船舶集团有限公司第七〇三研究所,,中国船舶集团有限公司第七〇三研究所,

关键词：旁路排放装置;蒸汽倒灌;末级叶片;叶片疲劳;安全性问题

针对紧凑型舱室的特殊需求,提出将旁路排放装置与汽缸集成的设计方案,并对此汽轮机在某工况下可能产生的蒸汽倒灌现象及可能潜在的叶片疲劳问题,展开内部流场仿真和末级叶片疲劳计算。构建汽轮机三维全流域模型,采用SST k-ω湍流模型完成流场计算；根据流场计算结果提取流场压力数据作为叶片表面瞬态边界条件,得出基于多时刻疲劳计算的仿真结果,结合应力-寿命(S-N)曲线与Goodman平均应力修正准则,判断叶片疲劳是否发生。结果表明:因为结构变动导致此集成汽轮机发生蒸汽倒灌,蒸汽倒灌使得汽轮机内部流场发生变化,在叶片表面形成周期性压力扰动；末级叶片最大平均应力不超过1MPa,交变应力幅值不超过0.1MPa,结合材料疲劳强度和抗拉强度验证末级叶片组合应力处于Goodman曲线安全域内,当前结构改变引发的蒸汽倒灌不会造成疲劳寿命有较大的改变。

来源：2025年第8期

《热能动力工程》期刊编辑部

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