Analisi sperimentale di uno stadio di turbina assiale

In this work we studied the fluid dynamics effects which exist in a stage of a better axial steam turbines, composed by profiles which have been projected with modern techniques of tridimensional design, leaning e bowing. To that end, we initially started analyzing the running of the system,which is composed by others necessary components for the balancement of the powers involved, as well as the turbine. To do this we applied to the system transducer of pressure,temperature,vibrations and position. Moreover we worked on the reconstruction of the matching between turbine and axial compressor, not only necessary to brake the turbine but also to get back partly the air pressure below it. The study of the fluid dynamics of the turbine was carried out by five holes pressure probes, with whom we rebuilt the stationary and subsonic 3D flow below the stator and the rotor. Finally we compared the results we achieved with others previous sperimental results, in different conditions of working,and with results which came from numerical simulations. We obtain results which showed that the 3D blades drawing had an effective influence on the distribution and intensity of the energy loss and on the stage performance.

In questo lavoro si sono studiati gli effetti fluidodinamici esistenti in uno stadio di turbina assiale a vapore di nuova concezione, costituita da profili progettati con moderne tecniche di disegno tridimensionale, leaning e bowing. A tal fine si è provveduto inizialmente ad una analisi globale del funzionamento dell’impianto, costituito, oltre che dalla turbina, anche da altri componenti necessari al bilanciamento delle potenze in gioco; per fare ciò si è strumentato l’impianto con trasduttori di pressione, di temperatura, di vibrazioni e di posizione. Oltretutto si è provveduto anche a ricostruire l’accoppiamento tra turbina e compressore assiale, necessario oltre che per frenare la turbina anche per recuperare in parte la pressione dell’aria a valle di essa. Lo studio della fluidodinamica della turbina è stato quindi effettuato tramite sonde di pressione a 5 fori, con cui si è ricostruito il flusso 3D stazionario e subsonico a valle dello statore e del rotore. Da ultimo si sono confrontati i risultati ottenuti con altri risultati sperimentali precedenti, in differenti condizioni di funzionamento, e con risultati provenienti da simulazioni numeriche. I risultati ottenuti hanno mostrato un’effettiva influenza del disegno 3D delle pale sulla distribuzione ed intensità delle perdite di energia e sul rendimento dello stadio.