调节阀内部流场的动态模拟及优化分析

运用动网格技术对调节阀关闭过程中不同开度的内部流场进行了动态数值模拟,基于数值模拟结果分析了阀门的流动特性,并与试验结果进行比较,结果表明与试验数据十分吻合。此外,对流场中的流线、漩涡和压力分布等参数进行分析,从考虑减小流场中漩涡的范围和减小能量损失为目的对阀门流道进行优化构思,为调节阀的优化设计提供可靠的依据。     

核电主汽阀关闭流场的二维动态模拟

为了研究核电主汽阀关闭时流场的变化情况及阀板的受力情况,利用计算流体力学软件FLUENT对主汽阀二维简化模型的流场进行了稳态和不同关闭速度的动态数值模拟,得到了阀门的动态流场信息及阀板的受力分布曲线。通过分析可知,阀板两侧的压力差产生的摩擦力是决定阀门能否正常关闭的关键因素,关闭速度越快所受到的摩擦力越大。     

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。     

基于动网格与UDF技术的阀门流场数值模拟

基于FLUENT软件提供的计算方法和物理模型,利用动网格及UDF(用户自定义函数)技术,对管路系统常见的4种阀门流动进行了动态数值模拟.该数值模拟方法打破了以往静态研究的局限,更真实地模拟了阀门的开关动态过程中的流动状态和阀体受力情况.动态仿真结果表明:随着阀门开度减小,流场变得复杂,出现复杂涡系,损失增加,同时阀门受力变化较大,会导致冲击与振动,对阀体工作精度与结构强度都非常不利,而且阀门开启过程与关闭过程并非简单反过程,尤其对于球阀,启闭过程中其流场特性与受力特点差别很大.     

单体泵控制阀区域在阀开启过程中的动态特性研究

对单体泵控制阀区域在阀打开过程中的特性进行试验研究。在泵体上设计光学透视窗口,采用高速摄像仪器获得阀开启过程中不同开度下控制阀出口端的流场图片;对图片进行处理,量化空化强度,获得空化相对亮度值RB。通过分析压差与RB的关系,发现:相同开度下,随压差的增大,RB增大。与稳定开度结果不同的是,阀打开过程中,虽然压差随开度降低,但空化随开度的增大一直增强,即便在大开度时压差已经很小,依然有较大的空化强度。     

AP1 000核电汽轮机中压调节阀气动力矩数值模拟

研究气动力矩的变化规律对蝶阀的可靠控制具有重要意义。以AP 1 000核电汽轮机中压调节阀为研究对象,采用Fluent对调节阀开度为10°~80°的三维流场进行了数值模拟,得到了速度场、压力场分布以及气动力矩的变化规律。结果表明:速度分布和压力分布的不均匀性随调节阀开度的增加先增强后减弱,开度为30°时最为明显。气动力矩随调节阀开度的增加先增大后减小,开度为30°时达到最大值。     

核电汽轮机主汽阀阀碟断裂事故分析

国内某650MW核电汽轮机现场进行非核蒸汽冲转时,发现主汽阀门关闭不到位,卡涩在50%开度状态无法继续关闭,阀门解体检查发现阀碟脱落,阀碟与摇臂连接螺柱齐根断裂。针对该问题,通过复核主汽阀结构设计、有限元应力分析、材质及断口分析、油动机设计,确定油动机缓冲间隙过大,使得阀门关闭时瞬间线速度过快,导致冲击力过大,是阀碟螺杆根部断裂的主要原因。     

600MW汽轮机主汽调节阀流动特性的数值研究

对某600MW亚临界汽轮机主调阀在全开度下的流动特性进行了数值模拟。给出了阀门内流动总压损、压损沿流程分布情况以及调节阀门的流量分配。分析了蒸汽在阀门中的流动特点及流动损失产生的机理。为进一步研究阀门的流场特性及结构改进提供了参考。     

带新型滤网的船用汽轮机调节阀性能研究

针对采用小孔滤网的驳船式核电汽轮机球形调节阀在大开度时通流损失较大的问题,设计了 一种带大窗口的新型滤网.采用Fluent软件对原型阀、小孔滤网阀及大窗口滤网阀流场进行数值模拟,在压比分别为0.9和0.5时计算流量系数及总压损失系数随相对开度的变化值.搭建实验台对大窗口滤网阀的气动性能进行了实验验证.结果表明:压比不变...     

三角口旋塞调节阀流量特性的数值分析

为了解决调节阀的设计和选型问题,采用Fluent软件对三角口旋塞调节阀不同开度时的稳态流场进行了模拟,分析了调节阀内流场的参数分布与阀门特性的对应关系,从而得到了不同开度时的阀门流量和相应的流量系数Kv,进而得到流量特性曲线。计算结果可为调节阀设计和选型提供参考。     

VRF制冷系统变吸气状态下频率与阀开度的同步调节

针对变流量制冷(Variable Refrigerant Flow,VRF)系统变吸气状态下带液量的精确控制以及控制元件所引起的滞后或超调现象,以变频滚动转子式制冷系统为研究对象,分别通过恒定频率不同阀开度与恒定阀开度不同频率两个实验,建立其单独控制下的拟合模型,得到其在不同工况下的同步控制方法。结果表明:过热度随阀开度的增大而减小,在过热度为6 K以下,即阀开度为27.8%～30%时,过热度控制难度上升,提高冷冻水温度可改善这一状况;过热度随频率的降低而减小,在过热度为5 K以下,即频率为44.5～46.5 Hz时,控制难度上升;吸气干度随阀开度增大而下降,随频率降低而减小;在某一工况下,以系统质量流量为控制目标,可以拟合得到频率与阀开度的关系式,实现同步控制,在变吸气状态可以精确控制吸气干度,不损坏压缩机,并使系统迅速达到稳定状态。     

超超临界百万千瓦汽轮机主调阀流场非稳态数值研究

采用计算流体力学商用Fluent软件,对某百万千瓦超超临界汽轮机主调阀系统(主汽阀和调节汽阀组成的进汽系统)正常运行时的蒸汽稳态流场和快速关闭时的非稳态流场进行了全三维数值计算及分析.结果表明:稳定工作状态下,阀门全开时的阀组总压损失约为进口总压的1.23%,其中调节汽阀损失占总损失的57.52%;主汽阀、调节汽阀都为快开特性的阀,它们的相对升程大于30%时流量基本不可调.采用Fluent中的动网格技术,计算分析了调节汽阀从全开到快速关闭的非稳态过程中蒸汽的流动特性,并给出了调节汽阀快速关闭时的行程、流量及阀后压力与关闭时间的动态曲线.     

长距离重力流输水工程首末两端阀门关阀方案研究

鉴于长距离重力流输水工程中由关阀引起的水锤问题威胁输水系统的安全,需要制定合理的关阀方案方能有效减小水锤的影响。以某长距离重力流输水工程为例,依据水锤计算基本原理,利用Bentley Hammer软件建立水锤计算模型,分别对管线首末两端阀门采用线性关闭、两阶段关闭2种关阀方案进行分析研究。结果表明,两阶段关阀方案明显优于线性关阀。首端阀门两阶段关闭时能够完全消除管线负压,更有利于工程的安全运行;末端阀门两阶段关闭时能有效降低水锤压力,减少关阀时间,提高系统响应速度,增加管道安全富裕度。     

基于CFD动网格技术的蝶阀关闭特性研究

为获得不同关闭时间下蝶阀流场特性,通过设定适当的边界条件,采用非结构网格对控制方程组进行离散,利用fluent动网格技术分析不同的蝶阀,关阀时间对水击最大压强及阀板后端涡街长度的影响。结果表明,匀速关闭时增大关阀时间对减小水击压强的作用效果在0.6s前较为明显;在蝶阀关闭过程中,阀板后部出现涡街现象,且涡街长度与关闭时间有关。     

百万核电汽轮机再热蝶阀阀板气动力矩分析

以某百万核电机组再热进汽管道和其中的再热截止蝶阀和再热调节蝶阀为研究对象,分析了在不同开度下调节阀气动力矩的分布规律及数值。结果表明阀门开度在0°到35°之间时,作用在阀轴中心的气动力矩数值既大又变化剧烈,此后随着阀门开度的增大气动力矩变化较为平稳,60°以后逐渐接近为0N·m。基于这些数据设计的阀门油动机通过了实际产品的开关试验,结果表明油动机能满足阀门的控制需求,气动力矩的分析结果是可靠的。     

大气压力/VNT/EGR对车用柴油机性能与排放的影响

为了研究可变喷嘴涡轮增压(VNT)技术、排气再循环(EGR)技术及大气压力三者共同作用对车用柴油机性能与排放的影响,利用大气压力模拟装置开展了相应的试验研究,基于响应曲面法以响应曲面图的形式分析研究VNT喷嘴环开度、EGR阀开度及大气压力3个参数交互作用对柴油机性能与排放的影响。结果表明:随着大气压力的降低及EGR阀开度的增大,柴油机动力性下降,经济性恶化。当VNT与EGR耦合时,在最大转矩工况,在EGR阀关闭及开度较小时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩呈现增大的趋势,有效燃油消耗率逐渐降低;而在EGR阀开度较大及全开时,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩降低,油耗升高。在标定功率工况,无论EGR阀置于何种开度,随着VNT喷嘴环开度的减小,转矩均增大,油耗均降低。随着大气压力的升高,NOx比排放升高,烟度降低。当VNT与EGR耦合时,在不同的运行工况下,NOx比排放与烟度表现出不同的变化趋势。欲获得良好的整机性能,针对不同的运行工况,需要合理匹配VNT喷嘴环开度与EGR阀开度。     

汽轮机速关阀不同开度下的流动特性数值研究

本文应用商业CFD软件Fluent对某型汽轮机速关阀不同阀开度下的二维流场特征进行了数值模拟,给出了通流部分流场的总压、流线及马赫数的分布情况.数值模拟结果表明,在大开度情况下,阀体内部马赫数较低,损失较小;开度较小时阀座与阀碟之间的喉部将出现激波和超音流动,从而带来较大的损失.     

四气门汽油机可变斜轴涡流系统产生的缸内涡流特性试验研究

在稳流气道试验台上研究了所研制的四气门汽油机可变斜轴涡流系统对进气道流通特性和涡流特性的影响。研究结果表明:在任意的斜轴涡流控制阀轴线与曲轴轴线夹角情况下,进气道的流通系数随着阀片开度的增大而逐渐减小,当阀片开度为0°时进气道的流通系数最大为0.82,流通系数调节范围为0.13~0.82;当斜轴涡流控制阀轴线与曲轴轴线夹角为30°,阀片开度为45°时,进气终了涡流比达到最大值为0.11,进气终了涡流比的变化范围为0.01~0.11。     

350MW级机组喷氨调门优化治理空预器堵塞方法

350MW级机组大修投运后氨逃逸量大于设计值。与此同时,空预器差压由1.1KPa增大至2KPa,引风机电流增大,影响机组安全稳定运行。脱硝装置出口NOx流场的测试结果表明,该机组SCR出口NOx浓度分布不均匀,局部NOx浓度过低,存在该区域氨量超预期,硫酸氢氨生成量增加,导致空预器冷端堵塞。基于测试结果,经调整喷氨阀门开度试验选用一套可兼顾机组常用负荷的阀门开度方案,使SCR出口各处NOx浓度分布偏差大幅降低,有效避免了氨量过喷现象,同时氨逃逸测量值及DCS显示值明显减小,空预器差压趋于稳定。