轴流排汽缸气动性能数值研究与改型优化

为减小轴流排汽缸内部损失,提高排汽缸的气动性能,以杭州汽轮机股份有限公司新开发的轴流排汽缸为研究对象,考虑末级动叶出口径向速度不均匀性对排汽缸的影响,联合末两级整圈低压级组和排缸进行了数值计算。分析了轴流排汽缸内部流动特点,并根据流场对其进行了改型优化。计算结果表明,轴流排汽缸与低压级叶片之间存在相互作用,排汽缸后部出现两个旋流方向相反的涡,并随着气流向下游扩展;通过对轴流排汽缸结构改型,静压恢复系数提高了40.7%,总压损失系数减少了31.4%。通过优化通油管道的截面形状,使静压恢复系数提高了0.13%,总压损失系数减少了2.2%,改善了排汽缸内部流动,显著提高了轴流排汽缸的气动性能。     

离心式压缩机吸气室设计改进

吸气室是离心式压缩机的重要静止元件之一,其结构对压缩机整机性能有较大影响。本文基于数值计算的方法,对一台离心式压缩机吸气室内的流场进行分析,认为其进气通道与螺旋通道交界处的结构是引起压缩机级效率下降的主要原因之一,并对该处结构进行改进。将吸气室风筒由直筒形式改为渐扩形式,并对比分析了不同渐扩结构模型的流场。结果表明,改进后吸气室内的流场明显改善,吸气室出口截面流场均匀性提高,总压损失系数降低,吸气室后级多变效率提高5.6%。     

PTA装置向心膨胀机首级进气室设计及性能分析

本文对某一PTA装置向心膨胀机的首级进气室进行结构设计,并采用数值模拟方法对膨胀机首级进行全三维粘性流场分析,得到了内部各元件详细流动情况及主要气动参数。计算结果表明,该进气室结构设计合理,总压损失较小,膨胀机(首级)效率达到89.4%,满足设计要求。     

发动机入口粒子分离器流场数值模拟及流道改进

发动机入口粒子分离器设计要求在一定清除流量比情况下,分离效率高而流动损失小.本文针对不同入口雷诺数(2×105至9×105)、不同清除流量比(10%到20%)的入口粒子分离器进行了数值模拟与实验研究.通过细致分析不同截面上的速度场和总压损失系数Cp,显示在分离通道内存在明显的低速区域和涡结构,同时在该区域内的出现了大的流动分离.这一结果与实验测得的结构吻合.分析结果显示该分离区域导致了流动通道内部总压损失的增加,由此根据流线分布情况对该分离区域进行结构改进.改进后流动通道内的原分离位置的涡结构强度和空间尺度均大大减小,使在高雷诺数下分离器两个出口的总压损失都降低了30%以上,且通道主出口流动更均匀,同时给出了不同雷诺数下的总压损失,建立了Cp与入口雷诺数的函数关系.数值计算结果显示本文使用的流道改进方法使分离器形状获得改善,获得了更优的流动性能.根据数值模拟结果提出了入口粒子分离器的改进方案.     

立式双级自吸泵水力性能分析及内部结构改进

为改善立式双级无密封自吸泵效率低和噪声大的问题,在分析传统立式自吸泵结构和内部流动的基础上,提出一种改进型立式双级自吸泵,给出了新型自吸泵蜗壳结构和密封口环形式,在保证自吸性能的前提下,有效提升了效率。利用CFD分析软件对传统立式双级自吸泵结构和改进结构进行内部流动的数值模拟,对性能进行了对比分析,并研究了蜗室与气液分离室的匹配和不同密封口环形状和尺寸对泵效率的影响。数值模拟和试验结果吻合良好,能够说明自吸泵内部流动机理。结果显示,相比传统直边叶轮口环结构,采用L型密封口环后的自吸泵容积效率得到明显提高;采用改进的蜗室和储液室匹配,降低了过渡流道的水力损失,有效提高了自吸泵的效率和稳定性。     

CFD在涡轮排气管增压器流场分析中的应用

本文借助三维数值模拟软件Numeca,建立了涡轮排气管增压器涡轮机的网格模型,对涡轮排气管增压器(即增压器与排气管集成)的涡轮及排气歧管内部流场分布情况进行了稳态模拟。结果表明:涡轮排气管各进出口的总压差分布不均,以2#进口进气时总压损失最大,此外,对涡轮内部流场及温度场也进行了分析,流场及温度场整体分布比较均匀,流场局部还存在一定的改善空间。可见,CFD技术对于优化涡轮增压器涡轮及排气管的设计,改善增压器性能具有很好的指导意义。     

发动机进气歧管流场的数值分析

以某发动机进气歧管为研究对象建立三维模型,运用CFD前处理软件Gambit划分网格,建立进气歧管流场模型,在计算流体动力学软件Fluent中分析各缸进气均匀性,进气歧管的进气阻力,进气歧管的内部流场特性。结果清晰显示各歧管的近壁流速、内部流速、表面总压分布情况,并根据分析结果对进气歧管进行了结构优化,改进后的发动机进气歧管在各缸进口减小总压损失、进气阻力、管二流量等方面取得较明显的效果,管四流量得到提高,各进气管不均匀度得到优化。     

轴流引风机进气箱不同配置的性能比较

对大型电站动叶可调轴流引风机进气箱内部三维流场进行了数值模拟,比较了进气箱几种不同配置时进气箱出口压力损失和速度分布,分析了内部流动损失的原因,计算结果为进气箱结构的优化设计提供了参考.通过与实验结果比较,计算结果验证了数值计算的精度.     

压气机静子上游容腔优化设计研究

从3个方向对压气机静子上游容腔进行优化设计,采用数值模拟方法对优化效果进行分析。结果表明：开槽处理会破坏流动连续性,开槽位置对流动性能的影响较大,且开槽处理方案对封严性能提升效果不明显;右端壁与左端壁两种倒圆结构在叶栅通道出口截面的总压损失系数分别下降了0.395%和0.342%;两种堆叠结构叶栅出口截面的总压损失系数分别下降2.72%和3.11%,弧形拐角的堆叠结构封严性能更优。     

径向进气室对叶轮性能影响的数值研究

在保证子午面结构不变的前提下,设计了两个径向进气室方案。采用CFD对径向进气室与首级叶轮进行了流场分析,并且与轴向进气方案进行了比较。结果显示,径向进气室会造成叶轮进口流动的畸变,导致首级叶轮的效率和压比下降;同时,径向进气室的性能与几何形状关系密切。