核电汽轮机高压级内非定常流动对自发凝结的影响

为研究核电汽轮机高压级内非定常流动对湿蒸汽凝结流动液滴直径、压力以及湿汽损失等参数分布的影响,采用湿蒸汽非平衡凝结相变模型,对定常与非定常流动状态下湿蒸汽自发凝结流动进行三维数值分析。结果表明:非定常凝结流动趋于稳定时,各项参数的分布呈现周期性变化规律。非定常流动的动静干涉现象导致周向流场具有非均匀性,湿蒸汽级内的轴端功率下降0.266%。非定常流动过程中的静叶尾迹现象致使下游动叶通道内自发凝结的液滴直径减小。非定常凝结流动的压力位势作用使得动叶出口平均压力提高。非定常流动引起湿蒸汽凝结的热力学损失与制动损失分别升高62.27%和1.88%,疏水损失降低0.233%。     

在尾迹扰动下高负荷静叶流动的非定常特性

采用商业软件以及立于转动带子上的圆柱体模拟上游动叶尾迹,数值研究了动叶尾迹对后继高负荷静叶栅流动特性的影响。计算结果表明,其上游动叶栅尾迹的流入是造成后继静叶栅流动非定常性的根源。相对定常计算结果,高负荷叶片的流动参数在尾迹的干扰下发生周期性脉动,叶中的脉动幅值高于两端,尾迹向吸力面附面层"注入"具有较高动量的流体,引发提前转捩,湍流耗散损失超过削弱流动分离趋势造成的损失降低,非定常情况下叶栅总压损失系数高于定常情况。     

汽轮机空心静叶开缝抽吸除湿的数值模拟

应用两相均质混合模型和湿蒸汽平衡相变模型,对具有抽吸缝隙的某汽轮机末级叶栅流场进行了全三维定常的数值计算.计算结果表明:同一位置的缝隙,增大缝隙宽度和减少抽吸压比,将会加大缝隙抽吸量;单个方案下,结构相同的缝隙,压力面七的缝隙抽吸量一般要比吸力面上的缝隙抽吸量要大.不同方案对比发现;从气动效率及对叶栅流场的影响上,方案a优于方案b;从去水效率来说,方案b优于方案a.     

海豚型叶片对动叶栅流场的影响

采用遗传算法及人工神经网络的优化算法,把某汽轮机末级常规静叶片改型设计成海豚仿生型叶片。利用两相均质数值方法和湿蒸汽平衡相变模型,以商用软件CFX为计算平台,模拟了常规原型与新设计的海豚型叶栅流场。通过对计算结果进行比较,分析该海豚型叶片与常规叶片在气动性能上的异同,探索海豚型叶片是如何通过改变叶栅流道内蒸汽湿度的分布状况来更好地适应叶栅内湿蒸汽跨音速流动。     

叶尖自发射流条件下涡轮非定常流动的数值模拟

为分析自发射流条件下非定常尾迹对叶顶间隙流动、S1流面和S2流面上流场参数、叶尖泄漏比和动叶载荷变化的影响,采用数值模拟方法,以Durham叶栅为原型,将动、静叶栅流场通过滑移网格技术耦合,开展非定常计算。结果表明:在静叶非定常尾迹的影响下,转子区域流场内的流动、叶尖间隙泄漏比及叶片周向载荷均呈现出周期性变化的特征;考虑非定常效应和端壁相对运动效应,相较于无叶尖射流,单孔叶尖自发射流可使泄漏比降低4.57%,比定常计算预测的泄漏比低3.43%,表明要想准确获得叶尖射流条件下的叶栅流动特性和叶尖泄漏抑制效果,其间的非定常效应不可忽略。     

极低负荷工况下单缸核湿汽轮机末三级流动特性分析

基于Bladegen-Turbogrid实体叶片参数化建模方法与叶栅流道结构化网格划分方法,采用两相均质数值模型与湿蒸汽平衡相变模型,对不同容积流量工况下船用核动力湿汽轮机末三级进行了全三维定常数值计算,重点分析了极低负荷工况下湿汽轮机末三级的流动特性。结果表明:随着容积流量的降低,湿汽轮机末三级级内蒸汽流动紊乱度增加,湍动能分布波动程度加大,级内损失逐渐增加,湿度逐渐升高;极低负荷工况下湿汽轮机级内蒸汽流动最为复杂,末三级被涡流占据整个通流域通道,末级甚至次末级焓降为负值,做负功,这表明此时末两级不做功反而耗功,形成扩压段。     

定常和非定常计算方法在固粒磨蚀数值模拟中的应用研究

采用Euler/Lagrange气固两相流动模型,对某透平喷嘴级进行了定常与非定常的数值模拟,比较了两种计算方法多固体颗粒穿越转/静叶交界面以及在下游动叶通道内运动轨迹的差别.研究指出,导叶整个压力面都是固粒磨蚀的严重区域,动叶压力面中部是承受冲击式磨损与擦伤磨损的严重区域.定常计算得到的固粒沉积面积偏小,弱化了固粒对壁面的磨蚀程度;非定常时间精确解能获得比较准确的固粒对壁面的磨蚀峰值以及被磨蚀壁面的磨蚀总量.     

平面叶栅中湿蒸汽两相凝结与流动问题的数值分析

汽轮机末级中存在大量汽液两相混合流动现象。通过对湿蒸汽流动过程的分析,以经典成核理论为基础,对平面叶栅中的湿蒸汽流动进行了模拟。计算结果显示了蒸汽凝结主要发生的区域及在整个流场中湿蒸汽的流动特征。通过对流场的分析及与实验数据的对比,表明所用计算模型及方法可以正确模拟湿蒸汽流动过程,为优化设计和减小冲击损害提供依据。     

考虑水膜闪蒸现象的饱和蒸汽汽轮机建模

为研究饱和蒸汽汽轮机变负荷过程的热力特性,采用两相流非平衡箱体模型对饱和蒸汽汽轮机叶栅内湿蒸汽的汽-液两相流过程进行了仿真研究,分析了饱和蒸汽汽轮机叶栅流道内汽、液两相工质间的能量、质量的交换过程,并在此基础上建立了一类可以反映饱和蒸汽汽轮机各级叶栅参数分布的基元级集总参数模型。     

汽轮机空心静叶热蒸汽喷射除湿方法的分析

在某汽轮机除湿级的空心静叶上设计了不同的热蒸汽喷射缝,应用两相均质混合模型和湿蒸汽平衡相变模型,对具有缝隙的叶栅流场进行了全三维定常的数值计算。引入参数的方法进行能量转化过程的经济性评估。结果表明:尾缘喷射热蒸汽时,同一喷射流量下,缝隙宽度越大,有效效率越高。同时,在较大缝隙宽度下,有一个最佳的喷射流量,此时的有效效率最高。压力面中部喷射热蒸汽时,在喷射流量比小于6%下,各方案的有效效率均比无热蒸汽喷射的原型要高。同一喷射流量下,顺主流喷射且缝隙宽度越大,其有效效率越高。     

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     

汽轮机刷式汽封流场数值计算

根据刷式汽封的有效厚度模型,对刷丝中蒸汽的流动进行数值计算,得出了刷丝流场的压力场、温度场、速度矢量场及泄漏量。计算表明,刷毛直径、刷毛密度以及刷毛的排布方式对刷式汽封的性能影响显著。     

平原河网地区的汇流模型研究

针对平原河网地区汇流模拟困难且成果难以校验的特点,提出一种与平原河网非恒定流计算模型相耦合的汇流模型。模型提出概化单元的概念,并通过水量平衡方程和水动力方程加以数学表达。实例验证结果表明,该模型能有效模拟田间径流与骨干河网相互影响的实际情况。     

Modeling of Valveless Micropumps

There are two difficulties encountered in modeling valveless micropumps using lumped-element methods. The pressure loss coefficient for fluidic diodes used in valveless pumps to rectify flow depends on the flow direction. A problem arises in choosing the proper loss correlation because the flow direction is not known a priori. Another problem is the quadratic form of the equation for the flow through the fluidic diodes, which brings about multiple solutions. The above problems become even more serious in multi-chamber cases. They are overcome in this study by suitably formulating the flow resistance. In addition, the flow inertia is accounted for in the unsteady model. The steady and unsteady models are evaluated by comparing with CFD simulations, which also serve to illustrate the flow field in more detail. It is shown that, compared with the steady model, the variation of the flow rate and pressure predicted by the unsteady model behaves in a close manner to those obtained by multidimensional calculations.     

多级压气机动叶不同CLOCKING位置下尾迹/附面层干扰分析

采用harmonic非定常计算方法模拟了某型燃气轮机中间三级轴流压气机流场,研究第二级动叶处于不同CLOCKING位置下尾迹输运机理,指出在非定常条件下,叶片排之间干扰主要来自于尾迹和势流对叶片排的交替作用。在CLK0位置,上游尾迹的输运主要表现为单个尾迹向下游的传播过程。在CLK2位置,上游动、静叶片尾迹掺混发生显著不同,上游尾迹的输运呈现多个尾迹的传播过程,进而导致下游叶片非定常气动负荷的波动幅值出现显著差异。     

The unsteady pressure field and the aerodynamic performances of a Savonius rotor based on the discrete vortex method

The aim of this paper is to numerically explore the non-linear two-dimensional unsteady potential flow over a Savonius rotor and to develop a code for predicting its aerodynamics performances. In the model developed, the rotor is represented in a median plane by two semicircles, displaced along their common diameter. The two semicircles can be considered to produce lifting effects. As a result, they are modelled by a collection of discrete vortices on their contours. The flow field is then governed by the Laplace equation. The versatile Neumann boundary condition, applied over the contour of the semicircles and the Kutta Joukowsky condition applied at the four extremities of the semicircles have been used in the modelling. The torque distribution of the stationary rotor and the unsteady pressure field on the blades of the rotating rotor, predicted by the code developed, have been compared and validated by some experimental data.     

稳态与非稳态下旋风分离器气相流场数值模拟方法研究

为了研究旋风分离器气相流场的特性,在稳态与非稳态下,采用雷诺应力方程模型（RSM）对一台气一固旋风分离器气相流场进行了数值模拟和计算,其中旋风分离器网格划分采用混合网格分块划分技术,对流项分别采用不同阶格式进行离散,将数值模拟结果与试验数据进行了比较．结果表明：在非稳态下,动量（Momentum）方程采用二阶迎风格式（SOU）,湍动能走、耗散率￡采用高阶的Quick离散格式,雷诺应力项（Reynolds stresses）采用一阶迎风格式（FOU）是模拟旋风分离器气相流场的最佳选择．     

汽轮机部分进汽调节级三维流场的非定常数值模拟

使用商业软件NUMECA,采用三维粘性数值模拟方法对处于部分进汽条件下调节级的内部流动进行数值模拟,并以此来分析调节级内部流动的非定常现象,从而进一步理解调节级的工作机理.     

蒸汽轮机抽汽口流场的数值模拟

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口(从通流部分到抽汽管)的流场进行了研究,给出了流场模拟的数学模型及其解法。详细描述了从通流部分到抽汽管的各段内流场的结构。指出：由于抽汽的影响,在通流部分外径处抽汽缝进口前壁的位置形成了一个惯性涡区,相对于抽汽道其它部分来说,该旋涡区所造成的流动损失最大;在通流部分不但出现了参数的径向不均匀分布,也出现了参数的周向不均匀分布;集气室内形成了一对旋转方向相反的螺旋涡,并将计算结果与实验结果进行了比较。     

燃气轮机高压涡轮动静叶非定常干涉数值研究

采用数值模拟方法对燃气轮机跨声速涡轮级内动静叶的非定常气动干扰进行了深入的研究,分析了静叶尾迹输运、尾缘激波和尾迹涡的变化以及下游动叶静压的非定常扰动的影响。结果表明:燃气轮机跨音速涡轮级中静叶的非定常特定区域集中在吸力面扩压段到尾缘区域;尾缘激波的压力面分支在吸力面的反射激波对有下游动叶的影响非常大;尾迹传播方向随着下游势流的变化而产生相应的变化。