叶片转角对小型Savonius风机气动性能的影响

Savonius风机是一种典型的垂直轴风力发电机,通过对其进行流固耦合分析,研究叶片转角对风机气动性能的影响。利用ANSYS的CFX流体模块,流体湍流模型选择基于RANS的标准k-ε湍流模型,对风轮进行流固耦合分析,从而获得叶片产生的力矩情况,并计算了风机的功率特性。利用求解结果,得到了力矩系数与叶片转角之间的关系。分析了风机叶片在旋转一周中所产生的最大扭矩以及负扭矩所处的位置和范围。通过分析转角对风机性能的影响,可为今后的Savonius风机叶片形状优化和效率提升提供参考。     

叶顶间隙对超临界二氧化碳向心透平性能的影响

为探究叶顶间隙对超临界二氧化碳向心透平机性能的影响,以某超临界二氧化碳向心透平为例,设置不同叶顶间隙,利用计算流体动力学(CFD)仿真软件进行数值模拟。结果表明:当径向间隙等于轴向间隙时,间隙尺寸在0.1~0.5 mm范围内,叶顶间隙与叶轮出口叶高的比值每增大1%,总-静效率降低1.07%左右。当径向间隙不等于轴向间隙时,轴向间隙每增大1%,总-静效率降低0.146%左右,径向间隙每增大1%,总-静效率大约降低0.362%;径向间隙对于透平性能的影响远大于轴向间隙,叶顶间隙在0.1~0.5 mm范围内时,径向间隙对总-静效率的影响约为轴向间隙的2倍。     

周向长弧形弹簧式双质量飞轮非线性扭转刚度及扭振特性研究

对某周向长弧形弹簧式双质量飞轮(circumferential arc spring dual mass flywheel,DMF-CS)的非线性扭转刚度及其扭振特性进行了研究。首先,对DMF-CS进行了扭转特性试验,结果表明:DMF-CS的扭转刚度与阻尼均具有转速相关性且随着转速的升高而增加。其次,对产生非线性扭转刚度的原因进行了理论分析,考虑摩擦力的影响,对DMF-CS传递扭矩与扭转变形之间的关系进行了理论分析。再次,依据理论分析结果,建立了DMF-CS传递扭矩模型,并由试验数据对模型参数进行了识别,并由此获得了DMF-CS非线性扭转刚度的表达式。最后,对匹配有DMF-CS的VM发动机动力传动系统一档工况下的扭振特性进行分析,结果表明非线性扭转刚度对系统的固有扭振特性影响较小,但会削弱DMF-CS在高速区域时的减振性能。     

汽轮机补汽阀结构设计数值模拟研究

补汽阀技术是一项提高机组调频灵活性、提高效率和可靠性的成熟技术,大功率汽轮机组常采用补汽调节阀技术来提高输出功率。补汽会影响汽轮机内部蒸汽流动,使级的气动性能降低。针对汽轮机补汽对主通道蒸汽流动的影响,参考某660MW汽轮机补汽阀结构,建立三维数值计算模型,研究补汽结构的流场分布情况,分析补汽对汽轮机级气动性能的影响,提出切向-轴向进汽补汽结构模型。数值计算结果表明:相比于径向进汽模型,切向-轴向模型能使补汽后一级静叶环形截面速度和压力分布均匀程度得到明显改善,这有利于提高汽轮机级效率。     

切削参数对高压加热器管板深孔钻孔质量的影响

深孔钻孔时,切削扭矩、轴向力等对管板孔质量,如孔径精度、孔桥宽度及其表面质量等有明显影响,切削扭矩、轴向力又受到深孔钻的切削参数,如主轴转速、进给速度等影响。文中依据深孔钻的实际加工情况,结合深孔钻试验,进行了相关的分析研究。     

多晶硅氢化炉多场耦合的数值模拟

利用计算流体力学软件,考虑包括质量传递、动量传递、热量传递模型,对18对棒西门子多晶硅氢化炉进行数值模拟,得到了多晶硅氢化炉内的流场、温度场,分别从轴向和径向对流动情况以及温度分布进行了分析。通过与实际生产情况进行比较,表明流场、温度场数值模拟的可靠性和准确性。     

扭振作用下联轴器应力分析

建立了联轴器的有限元模型,确定联轴器螺栓孔与螺栓发生挤压时的危险位置,计算联轴器传递不同扭矩时危险位置的最大等效应力,进一步拟合得到联轴器传递扭矩与危险位置最大等效应力之间的关系式.最后仿真两相短路故障时的电磁力矩响应,通过该关系式得到联轴器与螺栓所受的瞬时局部应力.结果表明:当汽轮发电机组轴系发生扭振故障时,联轴器部位所受的扭矩出现波动,此处的应力处于交变状态,长期处于交变应力作用下会使部件发生疲劳失效.     

单缸柴油机曲轴飞轮锥面联接中的几个有关问题

单缸柴油机曲轴与飞轮间采用螺母压紧的圆锥面过盈联接形式,见图1。拧紧螺母产生的轴向力使飞轮与曲轴锥体产生轴向位移,从而获得锥面径向过盈。材料弹性在锥面间产生压力,与此压力相伴的静摩擦力可传递转矩和复合载荷。锥面上设置的键主要是为了保证飞轮上的相位刻线与曲柄位置不受拆装的影响。图1　螺母压紧的圆锥面过盈联接　　笔者结合实例,就锥面联接在单缸柴油机运转中传递转矩的几个有关问题谈点认识和看法。1　锥面上传递转矩的种类、峰值和联接失效原因柴油机工作过程的特点使曲轴飞轮联接锥面传递着两种转矩:动力转矩和惯性转矩。…     

基于螺栓装配技术中扭矩法与扭矩/转角法比较与应用研究

介绍可控螺纹联接技术的机理,对扭矩法和扭矩/转角法2种拧紧工艺进行了分析与比较。指出:影响螺纹联接装配的实质———螺栓的轴向预紧力,以及在2种控制方式下,轴向力分布和散差之间的不同。文章还结合生产实践,论证扭矩/转角法拧紧工艺在发动机关键螺栓联接中的应用价值。     

微混喷嘴结构对氢混燃料/空气掺混均匀性的影响分析

采用数值仿真方法开展了燃气轮机燃烧室微混喷嘴中富氢燃料/空气掺混均匀性问题研究。首先分 析了三种不同微混喷嘴结构的燃料浓度分布和掺混均匀性指数变化规律，发现采用燃料轴向进气、空气径向 进气的燃料/空气掺混方式，能够在合理的总压损失范围内，获得更好的掺混均匀性。然后分析了三种喷嘴 的流场特性，不同径向位置处的轴向速度分布表明，燃料和空气的射流速度会对喷嘴内燃料/空气掺混水平 造成影响，燃料径向喷人和从喷嘴中心区域轴向喷人在轴向高速射流作用下被吹向下游，不能均匀的沿径向 扩散并分布到喷嘴流道内部，使燃料/空气掺混均匀性提高受限。最后分析了富氢燃料中氢含量变化对掺混 均匀性的影响，研究结果表明，氢含量变化会带来燃料射流速度的改变，当燃料射流速度超出合理范围后，会 导致掺混均匀性下降。研究结果为微混喷嘴燃料/空气喷注策略设计提供参考。     

应用于设施农业土壤供热系统的复合多曲面聚光器的聚光集热性能研究

文章通过仿真模拟和试验测试,分析了光线入射偏角对复合多曲面聚光器聚光集热性能的影响。首先,建立了聚光器三维模型;然后,利用光学仿真软件对该聚光器进行光线追迹和光学性能计算,并根据计算结果分析了径向、轴向入射偏角对该聚光器光线接收率、聚光效率等的影响;最后,基于光学计算结果,搭建复合多曲面聚光器光热性能试验台,并根据测试结果研究了该聚光器在实际天气条件下运行时的聚光集热性能。分析结果表明:当径向入射偏角小于14°时,该参数对复合多曲面聚光器的光线接收率和聚光效率影响较小;当径向入射偏角为20°时,该聚光器的光线接收率和聚光效率分别为46.50%,39.49%;此外,该聚光器的光线接收率和聚光效率均随着轴向入射偏角的变化呈现出对称的变化趋势,当轴向入射偏角为20°时,该聚光器的光线接收率和聚光效率分别为87.94%,74.50%;在晴天条件下时,该聚光器出口处空气温度的变化趋势与太阳辐照度一致,正午时,该聚光器出口处空气温度最高,可达到46.9℃;测试期间,该聚光器的最大瞬时集热量和光热转化效率分别为411.54 W,42.38%。     

基于Newton-Raphson迭代的动压气体止推箔片轴承特性研究

以波箔型气体止推箔片轴承为研究对象,给出一种快速收敛的静特性数值求解方法,结合Newton-Raphson迭代法和有限差分法,耦合求解Reynolds方程和润滑膜厚度方程,研究气体止推箔片轴承的静态性能,分析结构参数对气体止推箔片轴承轴向承载力、黏性摩擦力矩的影响规律。建立转子止推盘倾斜的润滑膜厚度方程,求解获得轴承压力分布规律,分析转子止推盘倾斜对气体止推箔片轴承静态性能的影响。结果表明:采用基于NewtonRaphson迭代的数值求解方法收敛速度较快;气体止推箔片轴承的轴向承载力和黏性摩擦力矩均随箔片变形刚度的增大而增大;止推盘倾斜时气体止推箔片轴承的静态性能增大,且倾斜角度越大静态特性结果也越大。     

二冲程船用柴油机稳态扫气流动特性

设计了一台船用柴油机稳态扫气光学试验装置,用以研究低速二冲程船用柴油机的扫气过程.利用立体粒子图像测速技术对不同参数下的缸内扫气流场进行了研究.结果表明:随着扫气口径向切角的增大,平均涡心位置与气缸轴线的偏离增大,涡流强度有所增强,气流的轴向速度呈现先增大后减小的趋势;随着扫气口开度的减小,涡心附近的轴向速度先有所增大,当扫气口开度降低到25%时,轴向速度大幅度减小,并出现回流现象.为通过流场评估扫气性能,提出了"扫气非均匀性系数".试验发现在扫气口径向切角为15°及20°时扫气性能较好,此外,扫气口开度对扫气性能的影响仅体现在扫气口开度较小时,此时在扫气口附近的轴向速度均匀性差,影响扫气性能.     

轴向分级燃烧室受迫振荡特性的实验研究

为了研究轴向分级燃烧室主燃空气入口扰动对轴向分级燃烧的影响,开展了轴向分级燃烧室受迫振荡实验,获取受迫振荡情况下燃烧室内压力响应以及再燃火焰特性。实验结果表明：在受迫振荡燃烧过程中,轴向分级燃烧室内振荡主频与空气入口扰动频率基本相同,空气入口扰动频率为270 Hz时,燃烧室内压力响应更加明显;与稳定燃烧状态相比,空气入口扰动的加入会使再燃火焰抬升,再燃火焰向火焰中心收缩,再燃火焰质心位置向上方移动,火焰质心波动的带状区域由上下分布转化为左右分布,燃烧振荡会缩小再燃火焰在径向的波动范围,但是会扩大再燃火焰在轴向的波动范围;在无燃烧振荡的情况下,再燃火焰沿轴向和径向均出现了201 Hz的质心波动主频,且轴向振荡主频幅值更高,在振荡情况下,质心沿轴向和径向均产生270 Hz的波动主频,再燃火焰在轴向的波动的幅值增大,在径向无明显变化。     

湍流_传递方程及其应用

导出了湍流火用传递方程组 ,依此研究了壁面常热流对流换热管的火用传递 ,计算了由于粘性耗散、径向和轴向导热引起的火用损率分布。通过对单位体积总火用损率的计算表明 ,单位体积总火用损率是换热管几何参数和边界条件的多元函数 ,对于给定的几何参数 ,存在使单位体积总火用损率最小的边界条件 ,反之亦然。该结论对优化设计换热器及对给定边界条件的换热器优化选取具有一定的指导意义。     

空冷汽轮发电机转子通风冷却系统的结构优化

以125 MW空冷汽轮发电机转子为研究对象,建立了转子径向通风系统的冷却介质流量分配离散模型,并应用该模型对125 MW空冷汽轮发电机转子径向通风系统进行了结构优化,分析了副槽结构、转子槽楔出风口面积对转子径向风道流量分配的影响.结果表明:在相同入口流量下,副槽截面积越大,径向风道流量偏差越小;转子槽楔出风口面积越小,径向风道流量偏差越小;采用变转子副槽结构及变转子槽楔出风口面积均可使径向风道流量偏差减小.     

YC6A柴油机气缸盖螺检拧紧力矩工艺研究

通过对YC6A气缸盖螺栓机械性能、摩擦性能、螺栓轴向力-伸长量关系、现场装配轴向力的测试,计算出可靠预紧时螺栓轴向力范围,设计力矩转角法拧紧工艺,以提高YC6A柴油机气缸盖螺栓装配力矩的可靠性,并成功应用于生产中,取得了较好的效果.     

火焰筒内环向多孔径向射流的流场研究

环向径向射流对燃烧室火焰筒内的流场有着重要的影响。本文采用三雏标准k-￡湍流模型详细模拟了燃烧室火焰筒内外的等温流场，给出了火焰筒不同截面位置的轴向速度和径向速度分布。并对数值模拟结果与实验数据进行了比较，结果符合较好，同时还分析了数值模拟结果与实验数据的差异。研究了火焰筒内多孔径向射流的流场特性，并比较了不同环向径向射流流量对火焰筒内流场的影响。研究结果表明：在射流孔附近，火焰筒内轴向速度和径向速度沿径向的梯度增大；而在火焰筒外，轴向速度沿径向的梯度变化不大，径向速度变化较大，但随着流体的流动，火焰筒外径向速度很快趋于均匀。当射流流量增加时，火焰筒内射流孔中心截面的两对称旋涡逐渐增大。     

发动机环形冷却风扇结构与参数对气动性能影响的研究

基于试验测试与计算流体动力学(CFD)分析的方法,研究发动机环形冷却风扇的结构与参数对其气动性能的影响。首先对一款环形风扇和一款开口风扇进行了气动性能试验,对比分析了两者气动性能的差异。然后建立了与试验情况一致的环形风扇气动性能的计算模型,计算分析了试验的环形风扇的气动性能,并与试验结果进行了对比分析,对比结果验证了模型的正确性。使用建立的模型,分析了环形风扇的圆环结构及尺寸参数对其气动性能的变化规律的影响。分析结果表明:环形风扇的圆环采用圆角结构可提高风扇的静压效率;圆环的相对轴向尺寸参数对环形风扇的气动性能有较大的影响,每款环形风扇都有一个叶片开口率使风扇的静压效率达到最佳;而圆环的相对径向尺寸参数对环形风扇的静压效率影响较小。     

工业汽轮机叶片损伤三维数值分析研究

针对某核电辅助给水汽动泵配套用汽轮机，其动叶片产生弯曲损伤后机组无法正常启动展开三维数值分析，分析结果表明，叶片的损伤导致机组的轴向推力显著增大，同时做功能力也明显下降，输出扭矩无法克服启动时所需力矩，造成汽轮机无法启动，通流部分成为静止通道。