第一级导叶结构对动叶可调轴流风机性能影响的研究

以某两级动叶可调轴流引风机为对象,构建了3种导叶结构:方案一将短导叶改为长导叶,空心导叶不变;方案二将空心导叶改为长导叶,短导叶不变;方案三将所有叶片均改为长叶片。采用Fluent软件模拟了不同方案下的风机气动特性和内流特征,得到优化后的导叶结构,分析其内在机理。研究表明:方案一的风机全压和效率均有下降,方案二在小流量下风机全压小幅上升。方案三的风机性能提升明显,在设计流量下全压和效率分别提升3.8%和1.8%,第一级导叶效率较原结构提升7%;方案三减少了内部流动的掺混程度,内部流动更均匀,叶片总压整体提高约500 Pa。     

导叶数目对两级动叶可调轴流风机叶片静力结构及振动的影响

导叶数目对轴流风机的性能、叶片静力结构及振动等均有一定影响。针对某660MW机组配套的两级动叶可调轴流一次风机,借助Fluent进行流体数值模拟,研究导叶数目改变对风机性能的影响,并选出最优方案三。利用Workbench软件进行流固耦合计算得出对叶片静力结构及振动的影响。研究表明:导叶数目减少方案风机性能明显优于导叶数目增加的方案,其中方案三为改型性能最佳的方案,改型后的方案其轴功率有所增大、耗电量有所增加;方案三的叶片应力、总变形和振动与原风机基本一致,可以得出离心力对叶片静力结构和振动起决定性作用,气动力影响较小的结论;方案三叶片的工作转速远低于一阶临界转速,叶片的最大应力小于许用应力,均满足设计使用要求。     

后导叶安装角对动调轴流风机性能影响研究

以自主设计的单级动调轴流模型风机为研究对象,在动叶角度为0°工况下利用数值和实验方法研究了后导叶安装角度对风机性能的影响。结果表明:后导叶安装角负向偏转（?=–40°）会显著降低模型风机和叶轮级的性能;与后导叶正常状态相比,后导叶安装角度异常会导致模型风机全压系数最高降低35.3%,模型风机效率最高降低28.9%;在模型风机最高效运行点（φ=0.19）,后导叶安装角度异常会导致模型风机叶轮级全压系数降低27.2%,模型风机叶轮级效率降低24.9%;后导叶负向偏转性能优于后导叶正向偏转性能。     

双凹槽叶顶轴流风机噪声预估及叶片静力结构分析

叶顶结构型式对轴流风机性能、噪声及叶片静力特性等均有一定影响。以OB-84型带后置导叶的轴流式通风机为对象,采用Fluent数值模拟软件及Ansys有限元分析模块,通过比较开槽前后风机轴功率的变化探讨双凹槽叶顶结构的节能效果,分析了原叶顶及双凹槽叶顶下风机噪声及叶片的静力结构特性。研究表明:双凹槽叶顶下风机轴功率有所下降,设计工况下轴功率较原叶顶时下降了3.96%,可在一定程度下降低风机的能耗;双凹槽叶顶下风机噪声有较大幅度提高,设计工况下噪声较原叶顶时增长约14.88%,给风机正常运行带来不利影响;不同叶顶下叶片的静强度校核结果均满足要求,即采用双凹槽叶顶结构不会引起叶片的变形及断裂失效。     

轴流风机多动叶安装角非同步调节下的内流特征和运行特性

当动叶安装角不能与其他叶片同步调整时,将严重影响轴流风机的运行特性。针对OB-84型带后导叶的动叶可调轴流风机,采用Fluent模拟了相邻和相间两动叶、相邻三动叶安装角异常下的风机内流特征和运行特性。研究表明:相邻两动叶和三动叶下的径向总压在不同安装角偏离值Δβy下均高于正常值,而单动叶和相间两动叶下的全压在Δβy=18°、叶高中部处显著低于正常值。异常叶片后的尾迹低压区及其总压值受异常叶片数、叶片相位和Δβy的影响而呈现出不同的变化规律。风机全压随异常叶片数增加而提高,风机效率则减小,异常叶片数增加对效率的影响高于对全压的影响;虽然Δβy=6°和12°下的全压有所提高或基本不变,但其效率却明显下降。     

动静叶可调子午加速轴流通风机气动性能研究

采用RNGk-epsilon湍流模型和Simple算法,分析了某鼓风机厂动静叶可调子午加速轴流通风机(简称动静叶可调轴流风机)在不同叶轮叶片安装角和前导叶安装角下的气动性能,指出不同工况下风机动、静叶调节规律,以及动静叶可调轴流风机的节能途径。结果表明:动静叶可调轴流风机全压、流量会随着叶轮安装角及前导叶安装角的增加而增大;风机最高效率变化呈先增大后减小的趋势,该风机最高压力点不在高效率区;可通过动、静叶调节使风机保持在高效率区稳定运行。     

两级动叶可调式轴流风机前后级异常叶片干涉现象的研究

针对某电厂SAF 36-25-2两级动叶可调式轴流引风机,借助Fluent研究了引风机前后级动叶片发生不同角度异常偏离时,风机性能参数的变化规律及前后两级异常叶片的相互干涉关系。研究结果表明:第二级异常叶片偏离角度Δβ2=+8°时风机整体性能要优于Δβ2=-8°时风机性能;保持Δβ2不变,随着第一级异常叶片偏离角度Δβ1从-12°增加到+12°,风机整体性能呈现先增大后减小的变化趋势,且在Δβ1=-12°时风机全压和效率在全流量范围内恶化最为明显,异常叶片对风机性能影响最大,而Δβ1=+8°时异常叶片对风机性能影响最小;第一级异常叶片对第二级叶轮性能的干涉影响随异常叶片偏离程度的增大而增强。     

动叶可调轴流风机叶片切割前后的性能研究

以OB-84型动叶可调式轴流风机为对象,采用Fluent软件对叶片安装角为29°、32°和35°在5%、10%和15%切割量时的风机进行了三维数值模拟,得到了不同情形下的风机性能曲线,分析了安装角和切割量对风机性能和内流特性的影响。结果表明:在同一安装角下,风机全压和效率随切割量增大而减小、且叶顶流动损失变大,整机熵产增加;在同一切割量下,全压随安装角增加而提高,效率最高值向大流量侧移动;所得叶片切割前后运行工况点的关系式可为叶片实际切割提供理论依据。     

正导叶进出口角对多级液力透平性能的影响

为揭示正导叶进出口角对多级液力透平性能的影响，以一台3级离心泵作液力透平为研究对象，利用速度矩相等并根据叶轮和反导叶几何参数推导出正导叶进出口角，设计出推导后的三种导叶模型，通过计算流体力学软件CFX对初始方案和三种新方案进行数值模拟并对比分析。结果表明：三种新方案在各个流量工况下效率均有明显提高，且高效运行范围变宽，其中新方案中方案C液力透平的性能最佳，在最优工况下效率提升了2.15%；内流方面，新方案下的多级液力透平在正导叶与叶轮之间的压力分布更加均匀，各级叶轮叶片进口附近的漩涡区域变小，同时对于进口处较高的湍动能区域也有明显减弱。上述研究可为今后多级液力透平导叶设计和优化提供一定参考。     

基于人工神经网络和遗传算法的动叶可调轴流风机后导叶数值优化

以自主设计的单级动叶可调轴流风机模型为研究对象,建立了基于人工神经网络和遗传算法的三维气动优化设计模型,在设计点对后导叶进行三维气动优化生成优化叶型,并运用全通道三维数值计算方法对后导叶优化前后的风机整体性能进行数值模拟。模拟结果表明:与原始叶型相比,设计点优化叶型风机效率提高了1.1%,风机全压提高了2.1%;非设计点风机效率提高了8.6%,风机全压提高了20.3%。通过进一步对叶轮级内部流场分析可知,无论是在设计点还是在非设计点,优化叶型较原始叶型不仅表现了更强的抗气流分离能力,而且能够有效抑制叶栅通道内低能流体团的径向迁移,因而优化叶型显著减少了叶栅通道内部的流动损失。     

贯流式机组桨叶与导叶全三维联合设计

为了充分反映水流经过导叶后的流态对桨叶入流的影响,本文建立了灯泡贯流式机组桨叶和导叶的全三维联合反问题计算模型。在包括桨叶和导叶的计算域中,求解联立的控制方程,同时设计得到了导叶和桨叶的空间叶型。采用联合设计和单独设计模型分别设计了一低水头贯流式机组的桨叶和导叶,并在设计工况下对其进行了全流道湍流数值模拟。性能预估结果表明,与单独设计相比,联合设计的桨叶进口边附近压力分布得到改善,导叶和桨叶段的联合损失减小,转轮效率提高。     

一种高效节能轴流风机的试验及计算(Ⅱ)─—旋转失速工况性能

具有相同的几何参数和气动参数的两台弯掠动叶和径向动叶轴流试验风机（弯掠动叶弦长在中径处加长20．4％），在相同的转速条件下，进行变工况旋转失速前后气动－声学性能的实验研究。实验结果表明：弯掠动叶在旋转失速工况下性能曲线平坦，并且其旋转失达特征参数明显不同于径向动叶。弯掠动叶试验风机的噪声值和噪声频谱表明：弯掠动叶具有低噪声的特点。并通过对比分析多种旋转失速工况的气动噪声计算方案，得到了适于计算弯惊动叶旋转失达工况的气动噪声计算方法。上述实验研究和计算方法为轴流风机的改进设计提供了可靠的依据。     

低比转速混流式水轮机导水叶栅中流动的实验研究

本文对混流式水轮机固定导叶和活动导叶组成的双环列导水叶栅中的流动进行了实验研究,实验是在一带蜗壳的模型导水机构装置上进行的。在固定导叶进口,活动导叶进口及出口三个圆周上分别布置了４个测站,各测站均用五孔毕托球测量。本文根据实测结果对双环列导水叶栅中水流的轴对称性,平面性等作了全面的研究和分析。     

导叶端面间隙泥沙磨损数值预测研究

高水头混流式水轮机导叶间隙是泥沙磨损破坏最为严重的部分之一。泥沙磨损破坏问题与固液两相流动特征关系密切,为了揭示导叶端面间隙内含沙水的流动规律,本文应用固液两相流模型,通过求解雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流方程,对泥沙介质条件下水轮机导叶端面间隙流动进行数值研究。研究结果表明,含沙水在压差的驱动下从导叶间隙的压力侧向吸力侧方向流动,间隙内部泥沙浓度低于主流;导叶间隙尺度增大会导致间隙内部含沙水速度增加,含沙水对导叶的磨损强度增大。     

水轮机模式液力透平流道式导叶的优化

由于水轮机模式液力透平级间导叶水头损失占比高达40%,需要对液力透平级间导叶进行研究。在可选的级间导叶中,流道式导叶正反导叶连为一体,流道相对独立,是一种水力性能较好的级间导叶。本文基于水力原动机理论,将水流环量概念贯穿液力透平流道设计全过程,设计了与水轮机模式液力透平转轮相匹配的流道式级间导叶,并采用正交试验的优化算法,对水头影响较大的因素,包括导叶包角φ、正导叶出口角 、反导叶宽度 、流道外壁最大直径 ,各取4个水平进行正交试验方案的设计。通过CFD数值计算,分析各个方案的性能,找出了各因素对导叶性能的影响规律,在此基础上获得了效率较高的导叶模型,并研究了水力性能、叶片表面压力分布及叶片内部流动规律。研究表明：各个参数对效率的影响力中, 最大, 最小;对水头的影响力中, 最大,φ最小。优化后的模型在设计工况点效率提高了5.83%,应用水头提高了7.15%,级间导叶损失降低了1.16%,导叶表面压力过渡更加均匀,叶片内部水流流态更加平稳,满足液力透平对于高余压液体的能量回收要求。本研究可以为水轮机模式液力透平流道式导叶的选型和优化提供参考。     

轴流式一次风机失速原因分析及预防措施

针对目前国内600 MW大容量机组锅炉轴流式一次风机运行中失速事故频繁发生的问题,在了解造成轴流式一次风机失速原理的基础上,根据实测数据对一次风机失速原因进行分析。主要原因为一次风管阻力特性的变化,使一次风机动叶开度过大,一次风机工作点处在高风压区低流量的工况点,是造成一次风机失速的主要原因,提出了运行中减少一次风机失速机率的处理方法及预防措施。     

三峡左岸电厂6F机组小开度工况异常振动动态数值解析

三峡左岸电厂6F机组在过速试验的关机过程中,出现了强烈的小开度工况下的异常振动现象。该现象是过去未曾关注过的。借助STAR-CD解算器和分离涡模拟的方法,对包括蜗壳、固定导叶、活动导叶、转轮和尾水管在内的计算域进行动态的数值解析。计算结果显示,在所计算的小开度工况下,活动导叶出口处的流动沿活动导叶高度方向是不均匀的,活动导叶下半部分区域靠近底环处存在漩涡,导致水流从活动导叶的上半部分流出到转轮室。傅立叶分析表明,在此漩涡区域附近,流体单元的速度脉动和压力脉动的主频均为1.359Hz,正好与真机试验测得的异常振动频率一致。进一步的分析表明,漩涡区域的1.359Hz的脉动是计算域内其他位置出现的相同频率的脉动的源头。     

一种高效节能轴流风机的试验及计算(Ⅰ)─—稳定工况性能

试验利用两组轴流试验风机，一组为常规动叶的轴流风机，另一组为弯掠动叶的轴流风机，保持它们具有（除弦长外）相同的几何参数和相同的转速（弯掠动叶弦长增加量为20％左右）。实验结果表明：具有弯掠动叶的轴流风机不仅提高了效率（3％～4％左右），降低了气动噪声（2～4dB），而且还大幅度地扩大稳定工作范围（20％左右）。同时对上述两组轴流风机的气动和声学性能进行计算分析。所研究的这种高效节能的弯掠动叶轴流风机为进一步在电力系统中应用提供了理论和试验基础。     

600MW机组引风机失速的分析

针对某火力发电厂600 MW机组引风机运行过程中振动较大的问题,阐述了静叶可调轴流风机产生失速的机理和原因,测量了不同工况下引风机进出口静压,并计算比较了原烟气系统与临时系统的系统阻力变化,提出了相应的改造措施.测量结果表明,尾部烟道临时系统烟气系统阻力大幅增加,就会造成引风机处于失速区运行,导致振动偏大.引风机系统经改造后,引风机运行正常,减小了尾部烟道烟气系统阻力.     

间隙空化对贯流式水轮机压力脉动特性的影响

许多贯流式水电站机组振动严重、噪声大,部分电站难以正常运行。目前的贯流式水轮机稳定性研究多侧重于转速频率和涡带频率,对高倍转速频率压力脉动危害性及其成因关注较少。本文将空腔危害水力机械稳定性理论应用于灯泡贯流式水轮机间隙空化研究,采用理论分析和原、模型试验验证相结合的方法,论证分析了间隙空化和高倍转速频率压力脉动的联系。本文介绍了贯流式水轮机原、模型尾水管压力脉动和真机振动的频率特性及工况条件,指出其产生原因是转轮叶片或导叶端面间隙空化,证明1倍、2倍或3倍叶片通过频率压力脉动产生于叶片内、外侧端面间隙空化,导叶通过频率压力脉动来自于导叶端面间隙空化。