涡轮预旋供气系统跑道型接受孔对性能影响的实验评估EI北大核心CSCD

接受孔对于预旋供气系统内流动和换热具有重要的作用。为对比不同形状的接受孔对预旋供气系统性能的影响,通过实验研究直跑道型、长跑道型以及斜跑道型3种典型结构的接受孔在设计点参数下对预旋供气系统温降以及功耗的影响,并主要分析斜跑道型接受孔模型的流动温降特性。结果表明:相较于采用直跑道型和长跑道型接受孔的预旋供气系统,采用斜跑道型接受孔的系统转子部件的流动损失明显减小,设计点工况下系统温降为24.9K,系统功耗为10.04kW,其比直跑道型接受孔温降效率提高3.5%,系统功耗减小4.2%,熵增减小约9.8%。且旋转马赫数一定时,预旋供气系统压比和系统温比均随着流量比的增大而增大;流量比一定时,旋转马赫数对系统压比几乎没有影响,系统温降随旋转马赫数的增加先增大后减小,两者呈现出二次函数的关系。     

叶型接受孔耦合叶轮结构优化对涡轮预旋供气系统性能改进研究EI北大核心CSCD

预旋供气系统为燃气涡轮转子叶片提供高品质冷气。为改进预旋供气系统温降性能,基于预旋供气系统数学模型的理论推导,揭示出原模型温降性能不显著的影响机制和解决方法,提出一种动叶前缘式进口的叶型接受孔的优化模型,并评估优化前后预旋供气系统的热力学和气动特性。结果表明,预旋腔内转静部件匹配问题是影响系统性能的一个重要限制因素,动叶前缘式接受孔能够解决转静难以匹配的问题。在满足供气流量和供气压力的条件下,采用动叶前缘式接受孔的优化模型预旋腔压力由原模型的640.2kPa降至533.0kPa,降低了16.7%。系统温变由温升转为温降,温降效率由-30%增加至55%,温降变化范围达13.56K。比功耗由6720 J/kg降至3979J/kg,下降了40.8%。     

多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性研究

对以湿蒸汽为工作流体的多喷嘴汽–液喷射器机制进行研究,利用质量、能量及动量守恒方程建立了喷射器工作特性一维理论模型。模型求解过程中,采用两相临界流均相平衡模型计算单喷射蒸汽喷嘴的临界流速,并利用多喷射速度系数对其修正,得到多喷射蒸汽喷嘴的出口速度;综合考虑Cattadori的壁面力和Howard的喉部压损理论对流动的影响来确定混合室阻力。为验证模型的正确性,设计以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台,并采用多喷嘴喷射器作为实验元件。研究结果表明:容积喷射系数随压力比的增大而减小,且增大喷射器的截面比可使容积喷射系数增加,但缩小了喷射器的工作范围;容积喷射系数随蒸汽干度的增大和过冷水温度的升高而减小。理论计算结果与实验值基本相符。     

多孔蒸汽浸没射流压力振荡强度特性研究

实验研究了一定冷却水温度和蒸汽质量流率范围内出口直径为8 mm的多孔喷嘴射流压力振荡强度特性。结果表明:孔间距和孔数对压力振荡强度的轴向分布规律无影响,即压力振荡强度随轴向无量纲距离的增大先增大后减小,存在明显的峰值点;随蒸汽质量流率的增大,峰值增大、峰值点后移。相同汽水参数条件下,随孔数的增多,压力振荡强度增大,峰值增大、峰值点后移;随无量纲孔间距的增大,双孔压力振荡强度先增大后减小,峰值先增大后减小,峰值点先后移再向前移;三孔1.5的压力振荡强度小于三孔1.2和三孔2.0。不同孔间距多孔喷嘴压力振荡峰值和峰值点位置随冷却水温度的变化规律不尽相同。     

涡轮阿尔福德力对转子系统动力学性能的影响

基于Jeffcott转子模型，结合涡轮的经典阿尔福德(Alford)力流固耦合动力学模型，建立了考虑涡轮Alford力的系统运动方程，通过理论分析导出了表征系统动力学性能的模态阻尼与频率、振幅对数衰减率以及动力放大系数等的解析表达式。最后通过图形分析了涡轮Alford力对转子系统动力学性能的影响，给出了一些可用于指导转子系统动力学设计和故障诊断的结论。分析表明，Alford力会促进正向涡动而抑制反向涡动，增大正、反向涡动的模态频率，降低正向涡动的稳定性，而提高或降低反向涡动的稳定性则取决于系统的相对阻尼，增大或减小系统的动力放大系数则取决于比转速，并改变系统响应的相位。     

基于DyRoBe'S的轴承参数对转子临界转速的影响

以离心式压缩机三油楔固定瓦滑动轴承—转子系统为研究对象,通过Dy Ro Be'S软件计算分析,获得轴承结构参数(宽径比、相对间隙、预载荷)对转子系统临界转速的影响规律。结果表明:随着预载荷的增加,转子临界转速先增加,再减小;随着轴承宽径比的增大、相对间隙的减小,转子的临界转速增大。在所有参数中,相对间隙的影响最大。     

燃气轮机透平转静盘腔内流动与传热研究进展

转静系盘腔是燃气轮机二次空气系统中的重要组成部分,盘腔内流动和传热特性对整机安全稳定运行十分重要。随着燃气透平进口温度的不断提升,对透平冷却设计的要求不断提高,透平盘腔流动换热特性研究也越来越受关注。研究人员从流动与换热两个方面对转静系盘腔进行实验测量和数值模拟研究,形成相对比较成熟的研究体系。总结近年来燃气透平转静盘腔流动传热及冷却的相关研究进展,根据结构的不同分别对中心进气和预旋进气转静系盘腔及转静系盘腔的轮缘密封进行介绍,分析3种不同盘腔结构内部流动型态,介绍了预旋系统结构和轮缘密封结构对盘腔内流动传热特性影响的相关实验与数值研究现状。最后,基于当前研究热点和发展趋势,总结并展望了转静系盘腔未来研究的发展方向。     

基于主动喷射控制的反旋流密封静力与动力特性研究

反旋流喷射时间与喷射位置对密封静力与动力特性有较大影响,建立反旋流密封主动喷射控制数值模型,研究压比、预旋比对密封静力与动力特性的影响,分析反旋流主动喷射控制时压力与流速分布,从气流力做功角度揭示反旋流密封抑振机理。结果表明:增大转子涡动角可降低反旋流密封下游密封腔周向压差,提高转子稳定性;反旋流近转子轴心径向喷射对密封有效刚度影响较大,反旋流于转子涡动上游切向喷射可降低交叉刚度、提高有效阻尼,且压比越高、预旋比越大,反旋流对密封稳定性优化效果越显著,但会导致泄漏量增加。最高参数下,反旋流近转子轴心喷射比远转子轴心喷射耗散密封系统的能量高4.61%,切向喷射时于转子涡动上游喷射比位于涡动下游喷射耗散能量高3.30%,转子涡动角相同时,反旋流切向喷射较径向喷射能量耗散更显著。     

超临界W型火焰锅炉垂直水冷壁低质量流速条件下热敏感性研究

针对600MW超临界W型火焰锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的热敏感特性,对六头内螺纹管垂直水冷壁600MW超临界W型火焰炉热敏感性系数进行研究,分析了干度、热负荷、质量流速及压力等关键参数对超临界W型火焰锅炉内螺纹管垂直水冷壁流量敏感性系数和出口焓敏感性系数的影响规律,并计算和分析了该锅炉水冷壁在不同锅炉负荷下的温度偏差及出口焓值偏差。结果表明随热负荷增大,流量敏感性系数正向增大,锅炉水冷壁自补偿特性增强,出口焓值敏感性系数减小;流量敏感性系数随着质量流速的增大而减小,当质量流速超过一定值时,流量敏感性系数为负,锅炉水冷壁呈现负流量响应特性;质量流速增大,水冷壁出口焓值受热负荷扰动的影响也逐渐减弱;压力的升高有利于锅炉水冷壁水动力稳定性的增强;随干度增大,锅炉自补偿特性减小,出口焓值敏感性系数为正向增大,出口焓值偏差随着干度的增大而增大。研究结果对超临界W型火焰锅炉的安全运行、防止水冷壁爆管具有重要意义。     

回收循环水余热的热泵供热系统热力性能分析

利用吸收式热泵回收循环水余热,能够实现能量的梯级利用。以某300MW调节抽汽式汽轮机及其供热系统为例,研究回收循环水余热的热泵供热系统的可行性及各关键部件的数学模型,计算其设计工况和变工况性能,对热泵供热方式进行了热力性能评价。结果表明,设计工况下,热泵性能系数为1.706,热泵供热方式的火用效率比传统供热方式提高了11.17个百分点,机组功率增加4.63MW;冷凝器出口热网水温度的升高使热泵性能系数下降,但热泵供热方式火用效率逐渐增加;热网返回水温的降低使热泵性能系数升高,但热泵供热方式火用效率呈先增大后减小的趋势;蒸发器出口循环水温度的升高或蒸发器内循环水温降的减小均使热泵性能系数、机组功率增加量和热泵供热方式火用效率增大。回收循环水余热的热泵供热方式具有良好的热力性能和社会效益。     

电流斩波控制条件下影响开关磁阻电机转矩脉动的结构因素分析

利用磁路和有限元方法,研究了在电流斩波控制条件下,影响开关磁阻电机转矩脉动的结构因素;讨论了,气隙长度,定、转子极弧系数,定、转子轭部厚度变化时开关磁电机转矩脉动的变化情况;研究表明:①使转矩脉动较小的气隙长度存在一个最优值,而且气隙长度影响电机带负载能力;②定、转子极弧系数对SRM转矩脉动的影响类似,随SRM定、转子极弧系数的增大,平均转矩不断增大,定、转子极弧系数在较小数值变化时,转矩脉动变化不大,但当定、转子极弧系数大于某值后,随着平均转矩的增大,转矩脉动大幅度增大;③定、转子轭部厚度对SRM转矩脉动都有影响,但影响程度不大,随着定子轭部厚度的增大,SRM转矩脉动呈现减小的趋势;随着转子轭部厚度的增加,SRM转矩脉动随之变大。     

异步电机转子复杂槽型集肤效应计算方法研究

在电机转子参数辨识中,由集肤效应引起的转子导条电阻增大系数与转子槽漏感减小系数是必须要考虑的因素,介绍了一种异步电机转子复杂槽型的分层处理方法,并根据电磁基本定律,推导了笼型转子导条集肤效应的数值计算公式,并给出了电阻增大系数与转子槽漏感减小系数的计算结果实例.通过与传统计算方法的对比说明了该方法的有效性.     

电动叉车感应电机转子导条运行参数的研究

针对转子导条上的谐波损耗问题,在保持槽面积不变的基础上,对转子槽形进行改进。通过降低转子槽深、降低转子导条上谐波电流的集肤效应的影响、减小导条电阻增大系数,最终减小转子谐波损耗。当电机由非正弦电压供电时,在瞬态场中求解改进前后两种不同槽形转子导条上的谐波损耗,并在涡流场中计算电阻增大系数和电感减小系数。经过有限元软件仿真结果比较,证明改进方法有效。     

纵扭复合型超声波电机纵振动仿真模型

根据纵扭复合型超声波电机的纵振动数学模型,建立了基于Matlab的Simulink仿真模型。分析了预压力、摩擦材料厚度、激振力幅值等参数改变情况下,电机的纵振动变化过程。仿真结果表明:分别增大预压力和摩擦材料厚度,则接触角增大,转子位移减小,定子位移基本不变,但冲击力会随着预压力的增大而增大,随摩擦材料厚度的增大而减小;随着激振力幅值的增大,定子位移、转子位移、冲击力均增大,但接触角减小;激振力的三次谐波成分对纵振动的影响可以忽略。F_c-h_f关系曲线给出了定转子全程接触的临界条件。仿真结果为超声波电机设计提供一定的理论分析基础。     

均匀受热垂直上升管内界限质量流速的解析表达式

界限质量流速G0是直流锅炉垂直管圈水冷壁设计的一个关键参数。当垂直管圈水冷壁支管内的质量流速小于G0时,水冷壁将呈现正流量响应特性。为了系统研究G0的影响因素及它们对G0的影响规律,文中建立亚临界/超临界压力条件下垂直管内工质流动压降的计算模型,推导出均匀受热垂直上升管内G0的解析表达式,揭示了界限质量流速与加热条件和管子结构参数的函数关系。在此基础上,结合两相流流动特性参数的经验关联式,系统分析G0在不同条件下的变化规律。结果表明,进出口工质温度、工质压力、管子内径和沿程摩阻系数、管长对G0均有一定影响。在几何结构不变时,降低工质进、出口温度或者提高工质工作压力都会使得G0增大。在进、出口工质温度和工作压力不变时,减小管子内径、增大沿程摩阻系数或是减小管长会使得G0减小。     

侧风下自然通风湿式冷却塔出口气流的试验研究

基于热态模型试验,研究了自然通风湿式冷却塔塔顶侧风对出口气流的影响,以及由此带来的对冷却水温降和通风阻力系数的影响。通过在模型塔喉部至出口区域内布置热电偶,获得该区域内的温度场,根据温度场和速度场之间的联系,分析侧风下出口气流的流态。实验中,调节塔底侧风并保持一定风速后,通过控制塔顶侧风风机的启闭,研究塔顶侧风对冷却水温降和通风阻力系数的影响。结果表明,随着风速增大,塔顶侧风会对出口气流产生侵入、排挤、封盖和引射作用;静风时冷空气便会从塔出口侵入塔内,至风速为0.2m/s时达到最大,占出口气流的8%~10%,风速进一步增大,冷空气侵入量会逐渐减少。对水温降而言,当参考风速为0.3~0.6 m/s时,塔顶侧风可使其普遍减小2%~3%;而对冷却塔纵向通风阻力系数而言,在参考风速为0.5~0.8 m/s时,塔顶侧风影响可使其增大25%~35%。     

跨音速轴流压气机转子泄漏特性研究

以跨音速转子Rotor37为例,采用适合于求解轴流压气机内部三维湍流场的时间推进计算程序,对7种不同叶顶间隙下压气机转子叶栅通道内部湍流场进行数值模拟,研究转子气动性能随叶顶间隙的变化规律.结果表明：随着叶顶间隙减小,转子绝热效率和压比提高,稳定运行区域明显增大;叶顶间隙变化对压气机转子70％叶高至叶顶范围内的气动性能影响显著;转子气动性能随间隙变化并非简单的线性关系;综合考虑轴流压气机气动和强度要求,对于所研究的转子,最佳的叶顶间隙为0．178 mm.     

起动机驱动过程中微型燃气轮机燃烧室变工况燃烧特性

针对起动机驱动过程,基于由单级离心压气机、贫预混旋流燃烧室、单级向心涡轮和空冷变频起动机/发电机组成的单轴微型燃气轮机样机,进行了整机实验研究,以获得燃烧室在该运行过程中的变工况燃烧特性变化趋势。研究表明:由于燃烧室内燃气温度较低,NO生成量近似为零,CO2排放浓度与燃烧效率随转速增加的变化趋势基本一致,而与CO排放浓度变化趋势正好相反。由于燃烧室出口平均温度主要受燃烧室进口空气温度、燃烧效率和当量比的影响,因此在起动机驱动过程中,燃烧室出口平均温度呈现与三者波动不一致的趋势。随着起动机转速增加,燃烧室总压恢复系数由于热阻损失和流动损失增加而减小。燃料化学反应过程不仅会影响压气机背压,并导致燃烧室进口空气温度和总压增大,而且会促使燃烧室进出口总压波动变大。燃烧室设计流阻系数在文中所涉及的运行参数和燃烧室无量纲结构参数条件下取值为35,可以满足燃烧室设计要求。     

电枢初速对电磁轨道炮性能的影响

电枢预加速是改善轨道炮性能的重要途径,为了研究电枢预加速条件下电磁轨道炮特性,仿真分析了电枢初速对电磁轨道炮电流波形、电枢速度、炮口动能和系统效率的影响。建立了电磁轨道炮的电路模型和电枢动力学模型,并通过Simulink对电磁轨道炮电枢的发射过程进行了仿真计算。结果表明:在一定范围内提高电枢的初始速度能够改善电流波形、减小电枢速度增量、增大动能增量、提高系统效率;在同等轨道炮性能需求条件下,电枢预加速可降低对电磁轨道炮电气元件的性能要求。以上结果可为电磁轨道炮设计和优化提供参考。     

超低浓度煤层气在流化床燃烧过程中相间的传热传质特性

气泡相和乳化相间的传热传质对超低浓度煤层气在流化床中的燃烧有重要的影响。基于流化床内能量平衡和质量平衡的建立了数学模型,结合催化动力学实验,研究了相间传热传质系数的变化,分析了床层温度、颗粒粒径、气泡直径、进气甲烷浓度对相间的传热传质特性的影响。研究表明:床层温度、颗粒粒径增加时,传热系数减小、传质系数增大、出口处无量纲甲烷浓度减小;存在一个临界气泡尺寸使相间的传热系数最大,颗粒粒径增大时,临界气泡尺寸略减小、出口处无量纲甲烷浓度增加;进气甲烷浓度对传热传质系数影响较小。