Tato diplomová práce se zabývá numerickou simulací proudění páry turbínovým stupněm se zahrnutím vlivu ucpávek. Na základě zadání společnosti Doosan Škoda Power, s.r.o. byl vytvořen výpočtový model turbínového stupně s nadbandážovou a hřídelovou ucpávkou, diskem a s přepouštěcím otvorem. Tento model s výpočetní sítí by vytvořen v programech ICEM a GRID PRO. Pro numerickou simulaci proudění páry byl zvolen program CFX 14.5.Celou práci lze rozdělit do dvou částí. V první části byla provedena numerická simulace prouděné stlačitelné vazké tekutiny turbínovým stupněm bez vlivu ucpávek. Výpočet byl proveden jak pro ideální plyn, tak i pro reálnou páru. Obě varianty výpočtu byly porovnány.V druhé části práce byl proveden výpočet proudění v turbínovém stupni se zahrnutím vlivu ucpávek. Numerické výsledky této varianty byly porovnány s výsledky výpočtu samotného turbínového stupně. Očekávaným přínosem této diplomové práce bylo zjistit průběh tangenciální složky rychlosti páry v nadbandážová a hřídelové ucpávce, která negativně ovlivňuje dynamiku turbinového rotoru. Získané numerické výsledky budou dále využity ve společnosti Doosan Škoda Power, s.r.o.
Anotace v angličtině
This thesis deals with a numeric simulation of steam flow in a specific turbine stage including a seals influence. According to the requirements of the Doosan Škoda Power company, a suitable numeric model of the turbine stage was created. Particular software ANSYS ICEM and GRID PRO were used for creating a mesh, CFX 14.5. was used for CFD calculations.The thesis is divided into two parts. While the first part describes the numeric simulation of viscous compressible fluid flow in the turbine stage without the seals influence, the second includes the seals influence. An ideal gas model of the steam was used as well as a model of real steam. These options are compared to each other.The main aim of the thesis was to describe a steam tangential velocity distribution in the seals. This velocity component has the negative influence of rotor dynamic. Unique results, which were developed thanks to this thesis, will be often used by the sponsoring company.
Tato diplomová práce se zabývá numerickou simulací proudění páry turbínovým stupněm se zahrnutím vlivu ucpávek. Na základě zadání společnosti Doosan Škoda Power, s.r.o. byl vytvořen výpočtový model turbínového stupně s nadbandážovou a hřídelovou ucpávkou, diskem a s přepouštěcím otvorem. Tento model s výpočetní sítí by vytvořen v programech ICEM a GRID PRO. Pro numerickou simulaci proudění páry byl zvolen program CFX 14.5.Celou práci lze rozdělit do dvou částí. V první části byla provedena numerická simulace prouděné stlačitelné vazké tekutiny turbínovým stupněm bez vlivu ucpávek. Výpočet byl proveden jak pro ideální plyn, tak i pro reálnou páru. Obě varianty výpočtu byly porovnány.V druhé části práce byl proveden výpočet proudění v turbínovém stupni se zahrnutím vlivu ucpávek. Numerické výsledky této varianty byly porovnány s výsledky výpočtu samotného turbínového stupně. Očekávaným přínosem této diplomové práce bylo zjistit průběh tangenciální složky rychlosti páry v nadbandážová a hřídelové ucpávce, která negativně ovlivňuje dynamiku turbinového rotoru. Získané numerické výsledky budou dále využity ve společnosti Doosan Škoda Power, s.r.o.
Anotace v angličtině
This thesis deals with a numeric simulation of steam flow in a specific turbine stage including a seals influence. According to the requirements of the Doosan Škoda Power company, a suitable numeric model of the turbine stage was created. Particular software ANSYS ICEM and GRID PRO were used for creating a mesh, CFX 14.5. was used for CFD calculations.The thesis is divided into two parts. While the first part describes the numeric simulation of viscous compressible fluid flow in the turbine stage without the seals influence, the second includes the seals influence. An ideal gas model of the steam was used as well as a model of real steam. These options are compared to each other.The main aim of the thesis was to describe a steam tangential velocity distribution in the seals. This velocity component has the negative influence of rotor dynamic. Unique results, which were developed thanks to this thesis, will be often used by the sponsoring company.
Rešerše aktuálního stavu CFD výpočtů stupňů parních turbin s vlivem ucpávek v DOOSAN ŠKODA POWER s.r.o. a u její konkurence.
Příprava výpočtového modelu turbinového stupně (geometrie výpočtové oblasti, volba matematického modelu proudění včetně okrajových podmínek, vytvoření výpočetní sítě).
Numerické řešení proudění páry v turbinovém stupni bez vlivu ucpávek pomocí výpočtového systému ANSYS.
Numerické řešení proudění páry v turbinovém stupni s vlivem hřídelové a nadbandážové ucpávky pomocí výpočtového systému ANSYS.
Výpočet účinnosti a ztrát, vyhodnocení tangenciálních složek rychlostí v ucpávkách, stanovení silových účinků páry na rotor pro všechny řešené varianty.
Vyhodnocení dosažených výsledků a diskuse možných geometrických úprav.
Rešerše aktuálního stavu CFD výpočtů stupňů parních turbin s vlivem ucpávek v DOOSAN ŠKODA POWER s.r.o. a u její konkurence.
Příprava výpočtového modelu turbinového stupně (geometrie výpočtové oblasti, volba matematického modelu proudění včetně okrajových podmínek, vytvoření výpočetní sítě).
Numerické řešení proudění páry v turbinovém stupni bez vlivu ucpávek pomocí výpočtového systému ANSYS.
Numerické řešení proudění páry v turbinovém stupni s vlivem hřídelové a nadbandážové ucpávky pomocí výpočtového systému ANSYS.
Výpočet účinnosti a ztrát, vyhodnocení tangenciálních složek rychlostí v ucpávkách, stanovení silových účinků páry na rotor pro všechny řešené varianty.
Vyhodnocení dosažených výsledků a diskuse možných geometrických úprav.
Seznam doporučené literatury
Aungier R. H.: Turbine aerodynamic: axial-flow and radial-inflow turbine design and analysis. ASME Press, New York, 2006.
Bečvář J. a kol.: Tepelné turbíny. SNTL, Praha, 1968.
Ščegljajev A. V.: Parní turbíny: teorie tepelného děje a konstrukce turbín. SNTL, Praha, 1983.
Horlock J. H.: Axial Flow Turbines: Fluid Mechanics and Thermodynamics. Robert E. Krieger Publishing CO, New York, 1973.
Hirsch Ch.: Numerical computation of internal and external flows. Vol. 1, 2, John Wiley&Sons, Chichester, 1998.
Ferziger J. H., Perić M.: Computational methods for fluid dynamics. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1999.
Seznam doporučené literatury
Aungier R. H.: Turbine aerodynamic: axial-flow and radial-inflow turbine design and analysis. ASME Press, New York, 2006.
Bečvář J. a kol.: Tepelné turbíny. SNTL, Praha, 1968.
Ščegljajev A. V.: Parní turbíny: teorie tepelného děje a konstrukce turbín. SNTL, Praha, 1983.
Horlock J. H.: Axial Flow Turbines: Fluid Mechanics and Thermodynamics. Robert E. Krieger Publishing CO, New York, 1973.
Hirsch Ch.: Numerical computation of internal and external flows. Vol. 1, 2, John Wiley&Sons, Chichester, 1998.
Ferziger J. H., Perić M.: Computational methods for fluid dynamics. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 1999.