给水泵汽轮机排汽通道是连接排汽缸和主机凝汽器的重要通流部件,其内部包含大量复杂的结构,导致了流场不均匀、压力损失偏高等问题,进而影响排汽缸的气动性能和凝汽器的换热效果。基于数值模拟方法,本文将从小汽机排汽缸单独模型到排汽通道整体模型进行模拟分析,探究排汽通道的内部流场特性,分析气动损失机理,并依据导致流场恶化的结构,研究改善气动性能的优化方法,对提高汽轮机组的效率有着非常重要的意义。为了研究小汽机排汽缸的内部流场情况,对排汽缸模型进行数值模拟,并分析了进口为直流和旋流时排汽缸气动特性的影响。模拟结果表明,排汽缸内流场中存在复杂的涡系结构,其中蜗壳上部区域的通道涡,能量耗散比较强烈,是影响排汽缸气动损失的最主要来源。对比不同进口条件的模拟结果可发现,直流进口的排汽缸气动性能最差,进口汽流带有一定的旋流角,可以改善扩压管的流场情况,提升扩压能力。针对影响排汽缸气动性能的通道涡结构,基于二次回归正交试验方法,本论文重点对蜗壳进行了优化改造,通过求解排汽缸静压恢复系数和蜗壳各结构参数之间的回归方程,得到了蜗壳的最优结构参数。由模拟计算结果可知,优化后排汽缸的气动性能得到了明显提升,其中直流进口的静压恢复系数提升效果优于旋流进口。通过分析导流板的位置和布置方式对排汽缸流场的影响可知,上游段安装导流板效果优于中游段,中游段的导流板会加大压力损失,但是可以一定程度上改善下游流场的均匀性。小汽机排汽缸模型出口不与凝汽器直接相连,其出口不能反映通道出口流场真实情况,因此,本文对排汽管道模型和排汽通道整体模型进行了数值模拟,并进行了综合改造。由模拟结果可知,排汽通道整体模型的流场与排汽缸模型、排汽管道模型的流场分布差异较大,且流场更加混乱,通过优化排汽缸和方圆节内部隔板布置方式,排汽通道的气动性能得到了提升,出口流场趋于均匀,以达到凝汽器平稳运行和改善换热效果的目的。