某汽轮机补汽阀流场数值模拟及改进

对某汽轮机补汽阀进行流场数值模拟计算,对比分析不同开度下阀门内部流场结构及壁面压力脉动,并通过改进阀门结构来改善流体的流动特性.结果表明:结构改进前,在中大开度下,流场蒸汽压力呈周期性剧烈变化,压力脉动的频率成分非常复杂;结构改进后,流场内涡流区域减小,压力脉动幅值显著下降,流动稳定性提高,压损减小,阀门通流能力得到提...     

AP1000核电汽轮机中调门流动特性数值模拟

利用FLUENT对某AP 1 000核电汽轮机中压进汽蝶阀内的流动特性进行数值模拟。分别对调节阀在100%、60%、30%3种开度下的速度场与压力场进行分析并讨论阀门压损随调节阀开度的变化。结果表明:调节阀在100%开度时,压力分布均匀对称、流动稳定简单,当调节阀开度变为60%与30%时压力分布不再对称,流速变化大,流动变得复杂且有涡流产生。随调节阀开度的减小,调节阀处的压损所占阀门总压损的比例升高。     

600MW汽轮机组高压联合进汽阀变工况内部流场的特性分析

采用数值模拟方法对某600 MW汽轮机高压联合进汽阀的内部流动进行了分析.通过求解全三维N-S方程和k-ε湍流模型,得到了阀门内部的流场特性.在3种不同负荷下对主汽阀全开、调节阀阀门不同开启顺序时的流场进行模拟,并分析了流动损失产生的机理.结果表明:调节阀B的流量比调节阀A大,流动状态比调节阀A好;先开启调节阀B后开启调节阀A时,各截面的压损小,各阀门的流动状态好.     

600MW汽轮机组高压联合进汽阀变工况内部流场的特性分析

采用数值模拟方法对某600 MW汽轮机高压联合进汽阀的内部流动进行了分析.通过求解全三维N-S方程和k-ε湍流模型,得到了阀门内部的流场特性.在3种不同负荷下对主汽阀全开、调节阀阀门不同开启顺序时的流场进行模拟,并分析了流动损失产生的机理.结果表明:调节阀B的流量比调节阀A大,流动状态比调节阀A好;先开启调节阀B后开启调节阀A时,各截面的压损小,各阀门的流动状态好.     

高压蒸汽阀门内流场的二维数值模拟及流动特性分析

高温、高压、高压差的蒸汽调节阀中的流动不稳定导致异常的振动，造成阀门的磨损及阀杆破坏以及流动中的压损。这些问题引起许多设计制造部门和研究单位的高度关注。为此，通过数值模拟的方法对二维的高速蒸汽阀门内流场进行理论计算和流动的定性分析。搞清阀内气流不稳定的流动情况，并在此基础上对阀芯进行改型，得到改型后的阀门所受激振力小的结论。通过与实验比较，得到了良好的仿真。图5参5     

汽轮机主汽阀结构对其通流特性的影响

采用CFD方法，研究了某汽轮机新型主汽阀结构和阀芯布置对其通流特性及流动损失的影响，提出了改进的主汽阀布置方式和结构，分析对比了不同滤网结构在相同工况下的压力场和速度场，得到了滤网对流动阻力影响的变化规律。滤网的使用可以使得阀门流道内沿阀芯轴向速度分布更为均匀，减少涡的产生，出口下游蒸汽到达稳定状态所需的出口流道长度缩短，整流效果明显，但进出口压差变大，压损增加。与原结构相比，改进后，无滤网条件下主汽阀压损由2.169%降低到0.847%,减小了1.322%,滤网结构不变的条件下压损由3.402%降低到1.545%,减小了1.857%。所做工作对于新型主汽阀结构设计和改进具有重要的价值。     

两种阀门结构的部分进气涡轮在不同阀门开度下的性能研究

为满足日益严格的排放法规,可变截面涡轮增压器正广泛地应用于车用发动机,针对一种新型的部分进气可变截面涡轮增压器,采用数值研究方法对采用两种阀门结构的涡轮在阀门不同开度的性能及内部流场进行分析,掌握了在阀门小开度和大开度下两阀门结构涡轮的工作特性及内部流动损失的机理。     

汽轮机高效调节阀通流特性及通用设计曲线研究

针对某汽轮机新型调节阀的流动特性进行了系统的分析和研究，建立了阀门的CFD仿真模型，采用数值模拟方法，计算确定了调节阀的压损及流场，获得了其通用流量特性曲线和提升力特性曲线等设计参数。在进出口压比相同时，提升力曲线的变化趋势是随着阀门开度的增加先下降，在相对升程约为25%后上升；给定阀芯升程时，随着压比降低相对流量和提升力均减小；阀芯相对升程0～35%时，相对流量系数曲线基本成一条直线，在相对开度35%左右趋于一个稳定值。依据所得到的相对升程-流量系数和相对升程-提升力系数曲线，可以实现汽轮机调节系统的配汽计算，为新型调节阀的设计和应用提供了依据。     

AP1000核电汽轮机中调门内两相流动特性数值模拟

利用FLUENT对某AP1000核电汽轮机中压阀内的两相流动进行数值模拟。分别对调节阀在90°、40°、10°3种开度下的两相流与单相流流场比较分析,并对阀门压损以及影响压损的因素进行研究。结果表明:两相流在阀内的最大流速低于同等开度下单相流的最大流速,湿蒸汽两相流随开度的压损变化规律与单相流相似,但两相流的压损将近为单相流的两倍;蒸汽中水滴粒径大小对压力损失的影响较小,而蒸汽含水率对阀门压损影响非常大。     

不同阀门结构在阀门小开度下对部分进气涡轮性能的影响

为了满足现在日益严格的排放法规,可变截面涡轮增压器正广泛的应用于车用发动机,针对一种新型的部分进气可变截面涡轮增压器,采用数值研究方法对采用不同阀门结构的涡轮在阀门小开度下的性能及内部流场进行分析,找出了两阀门结构在小开度下的流量调节能力的关系,掌握了两阀门结构涡轮流量相同时的涡轮工作特性和内部流动损失机理。     

600MW汽轮机组主调汽门系统运行工况的分析

针对某电厂600MW机组主汽阀和调节阀组系统压力损失偏大的问题,对该阀组系统进行数值计算,计算结果发现该阀组系统的调节阀阀座和阀碟之间出现了明显的节流现象,调节阀开度在100%时汽流速度达到了180m s,在81%开度时达到了200m s,明显高于允许范围。计算结果的流场还表明:从气动力设计来说,调门的流道设计不尽合理,调门不存在实际意义上的喉部,这是该阀组系统损失偏大的主要原因之一。阀组损失偏大的另一个主要原因是采用通流面积过小的滤网。如果能将阀组系统进行适当的改造,可使机组的热耗下降,产生巨大的经济效益。图4表3     

超超临界汽轮机组主汽门滤网计算模拟及分析

汽轮机主汽门和主调门系统结构复杂,尤其是主汽门的滤网有近7100个类似于渐缩喷嘴的小孔,在对主—调门系统进行数值计算时,滤网很难处理。基于此,本文在实际的主汽门中截出一部分滤网,划分了14300个单元,进行数值计算并得到了滤网的阻力系数,然后将滤网简化为一个多孔介质的模型,在该模型中将滤网的阻力作为附加动量损失项添加到动量方程中,从而简化了计算模型。计算表明两者总压损失计算的相对误差在0.0427%,完全达到了工程计算的要求。     

600 MW机组主调汽门系统的改造方案

针对某电厂600MW机组运行实测主汽阀和调节阀组系统压力损失偏大的问题,提出对主汽阀更换滤网通流面积更大的滤网、对调节阀碟接触面以下的部分型线进行改造这样两个改造方案,并对两个改造方案进行了计算,计算结果表明,若实施改造后,阀组系统的总压损失可以从原来的6.35%下降到4.2%左右,下降幅度达到30%,而且这两种改造方案对阀组系统的固定部件不做改动,对控制系统、油动机行程等都没有影响,实施方便,经济效益明显。图5表3参1     

新型止回阀稳态噪声特性分析

针对新型主止回阀(利用差动活塞实现阀头与流体的对冲运动来完成阀的开启与关闭),搭建了稳态噪声特性分析实验台,在稳态工况下,进行了不同的初始压力和不同流量方向的实验。采用控制变量法,选择多测点测量来减小由环境因素引起的偶然误差。研究表明:新型主止回阀噪声与流体的流量成对数关系;阀门噪声与流体的静压力无关,并且新型主止回阀能够很好的抑制水击;管路流量变化的方向对止回阀噪声特性没有影响。     

低流阻系数轴流式止回阀的内部流场分析

为了设计公称直径为DN200的低流阻系数轴流式止回阀,并准确分析其压力损失和流阻特性,在其原有的结构基础上,用汇源法设计止回阀的阀芯结构,得到结构优化后的轴流式止回阀。基于FLUENT(商用计算流体力学)软件提供的标准k-ε两方程湍流模型,对结构优化后的轴流式止回阀进行三维流道数值模拟,求解出不同工况下的压力云图和速度流线图,计算出优化后的止回阀流阻系数在0.272以下,小于优化前的0.4。最后,总结出进口压力、进口速度与流阻系数之间的关系。计算结果表明:在止回阀流道结构保持不变的情况下,影响止回阀流阻系数的主要因素是进口平均速度,随着进口流速的增大,止回阀的流阻系数呈逐渐减小的趋势;在进口速度保持不变的情况下,进口压力的变化对止回阀的流阻系数影响较小。     

核电阀门消音座在稳定运行中对流场的影响

消音座在核电阀门中是很特殊且重要的一个部件,主要起到消音和减震的作用。但是在试验中发现．消音座的存在增大了核电阀门的损失。文章对有消音座和没有消音座的核电阀门进行了全开状态下,不同压比的数值模拟。其中模化为1：3．5,工质采用压缩空气。通过对比两种阀门的总压损失系数,临界流量系数,流场矢量图,压力和速度云图等．研究了消音座总压损失、流量系数以及噪音和震动的机理。     

长距离供水系统中空气阀的进排气特性参数研究

为研究空气阀进排气特性参数,基于数学模型,通过模拟计算,得出了空气阀的进排气流量系数与流通面积乘积随压差的变化规律;并根据不同压差下的空气阀进排气流量系数与流通面积乘积值,计算了不同进气流量系数下的进气流通面积。结果表明,空气阀的进排气流量系数与流通面积乘积随压差的增大而增大,且排气时乘积的变化幅度小于进气时;进气流通面积与其直径直接对应的面积存在差异。研究结果可为空气阀的设计及选型提供指导作用。     

600MW汽轮机组再热主汽阀门阀杆的热胀及其影响

针对引进型600 MW汽轮机组再热主汽阀门的运动卡涩问题,利用有限元技术,对其关键装配部件进行了热-结构耦合分析.提出了阀杆的轴向不等齐热胀模型和运动间隙变化模型,通过实测数据及仿真对比验证了模型的合理性.基于ADAMS软件建立了以接触碰撞和磨损为特征的汽轮机再热主汽阀门机构的虚拟样机平台,并系统地研究了阀杆受热膨胀对阀门开关过程动态特性的影响,结果表明:阀门杆的热胀改变了阀杆运动间隙并进而导致阀门开关过程动态特性发生显著变化,这是导致阀门运动卡涩的重要原因之一.笔者还提出了改善阀门开关过程动态特性的建议性措施.     

导流凸台对船舶汽轮机阀门非定常气动特性影响的DDES数值研究

针对某船用2.5 MW汽轮机组调节阀门在小开度运行下的非定常气动特性,采用延迟分离涡模拟（DDES）开展了全三维数值模拟。重点评估了阀座表面安装导流凸台对该阀门的阀碟气动力波动和扩压管内非定常蒸汽流场的影响。研究表明：在阀门喉部上游阀座处安装导流凸台后,阀门内部的主要流态从壁面分离流动转变为壁面附着流动,有效降低了阀门内的压力脉动幅值;安装导流凸台可以显著降低阀碟在轴向及侧向上的气动力波动幅值,轴向气动力波动幅值降低约51%,侧向气动力波动降低约34%。     

柴油机两级增压等百分比流量调节旁通阀设计

针对柴油机两级增压旁通阀大范围高精度调节特性需求,开展了增压旁通偏置异型阀阀瓣型线优化设计研究,实现了等百分比流量调节特性,解决了通用快开型废气旁通阀流量调节精度低的问题,并且具有等百分比流量特性的旁通阀可以实现控制参数在全开度范围内的一致。针对不同异型阀结构,进行了流量调节特性分析,提出了多截面混合阀设计方法,通过多种阀门流量特性试验,验证了多截面混合阀有效调节范围。研究表明,优化设计的多截面混合阀流量特性与等百分比流量特性最接近,最大有效相对开度为0.73,为通用平面旁通阀的2.6倍,增益变化率缩小,大幅提升了调节精度,多截面混合阀可显著改善增压压力的调节特性,能够平稳且有效地控制可调两级增压系统的增压压力。