热力学模型对ORC透平二维导叶栅流场模拟结果的影响

为研究有机工质的真实气动特性,采用3种计算精度的气体状态方程,计算不同状态方程下工质的热力学参数;考虑工质黏性,对ORC透平二维导叶栅进行数值模拟,分析基于不同气体状态方程计算所得的透平内工质的气动参数、质量流量和出口气流角.结果表明:理想气体状态方程的计算结果与实际气体状态方程间有很大偏差,有机工质透平的设计应基于实际气体状态方程.     

跨音速ORC叶片尾缘损失研究

为了研究是否因为稠密气体效应使ORC尾缘流动损失有变化,进行了两组模拟。第一组,选用Air和SF_6进行有机工质与理想气体工质的模拟对比,结果显示,由于稠密气体效应,有机工质尾缘损失明显小于理想气体;第二组,采用甲苯、戊烷、R123三种不同有机工质进行叶片数值模拟,结果显示,三种有机工质中,气动基本导数越小,叶片尾缘损失越小。     

实际气体与其对应的理想气体模型微观性质的比较

为了简化气体性质的研究，常常将其作为理想气体处理。随着计算机科学的发展，分子动力学模拟技术为研究实际气体的微观性质提供了有力的工具。从微观的角度对实际气体与其理想气体模型的压力、分子速度分布、能量和温度涨落分别进行了比较。结果显示，即使对单原子分子气体氩气而言，其性质比较接近理想气体，但它们之间的差别也是明显的。     

涡轮导向叶栅内流动的数值研究

为了有效地区分各种损失对涡轮总效率的影响,准确把握涡轮叶栅流场气动性能,对某型涡轮导向叶栅内的气体流动进行了数值模拟。结果表明,对此涡轮导向叶栅的改型设计比较成功。     

超微涡轮动叶栅叶顶间隙对流场影响的数值模拟

通过数值求解基于雷诺时均的三维定常粘性N-S方程,结合RNGk-ε湍流模型和非平衡壁面函数,对一种超微型向心涡轮动叶栅内的流动情况进行了数值模拟。揭示了具有极低展弦比动叶栅叶顶间隙对流场参数分布和气动损失的影响,为超微涡轮的设计和改进提供了理论依据。模拟结果表明,叶顶间隙的大小对通道内马赫数分布有重要影响,其中顶部间隙射流所引发的泄漏涡与主流的掺混是主流马赫数降低的重要原因;叶顶间隙的存在使得总压损失系数均匀化,即近壁区和主流区的总压损失都较高;动叶栅在叶展方向上的载荷分布均匀,弦向载荷主要由接近尾缘的弧段承担;模拟中还解析出三维的尾迹涡,这主要是动叶栅尾缘过厚所导致,应进行叶型改进。     

湿蒸汽两相流动的非定常数值模拟

应用两相均质混合模型、湿蒸汽平衡相变模型以及双时间步长法,对某超临界汽轮机末级叶栅流场进行了全三维非定常的数值计算.计算结果表明:湿蒸汽流动与流场内的非定常特性密切相关,其定常计算结果与非定常的时均结果不相一致.由于动静叶干涉的影响,动叶栅出口由非定常计算得到的湿度值小于定常计算得到的结果.     

调节级局部进汽对下游动叶气动负荷影响的数值研究

基于舰船用主汽轮机多工况、变转速、变参数的特点,应用商业软件CFX对具有3组喷嘴的复速级叶栅进行全周数值模拟,着重分析了调节级局部进汽对下游动叶气动负荷的影响,数值模拟结果表明,各个喷嘴组边界壁面的存在对流动具有较大影响,同时喷嘴叶栅Ⅰ的叶片型线的不同导致边界畸变对流动的影响更敏感。动叶叶栅的压力分布特点表明了尾迹低速区和主流低压区是形成动叶流动参数不稳定的主要因素,从而形成了叶栅内特有的非定常流动现象。     

汽轮机调节级动叶栅大负冲角工况下的三维分离流动研究

对大功率汽轮机组提出的承担调峰任务的要求使得调节级小展弦比动叶栅非设计工况下的二次流与分离流特性受到关注。采用经试验考核的计算方法对一展弦比为0．344的动叶栅在冲角条件下的三维分离流场进行数值模拟，得到了详细的叶栅二次流与分离流的流动图谱，并给出了气流的三维分离模式。计算结果表明：在大负冲角条件下，三维分离流动显著改变了叶栅二次流结构及出口气流参数沿叶高的分布规律。叶栅出口气流在下端壁附近发生明显的欠偏转现象，同时叶栅下部的损失急剧增加，流动的总损失比设计工况增大2倍，二次流损失增大4倍。图10参5     

进口气流角对某跨音级叶栅影响的数值分析

以某型大流量轴流压气机跨音级叶栅为研究对象,采用三维数值模拟方法分析了进口气流角的变化对跨音级叶栅流量特性及内部流场的影响。结果表明,随着进口气流角的增大,跨音级叶栅流量-效率和流量-压比特性线都向流量减小的方向偏移,并且动叶栅中激波的位置和强度的变化直接决定了跨音级叶栅压比和效率的变化。     

不同气体模型对数值模拟结果影响分析

以某300MW汽轮机调节级为研究对象,采用适合参数研究的标准k-ε湍流模型,应用SIMPLEC算法分别对理想气体模型和Redlich-Kwong气体模型下的多周向物理模型进行数值模拟,并将模拟结果与IAPWS-IF97计算值进行比对。结果表明,对于高温高压过热蒸汽,用Redlich-Kwong气体模型所得结果比理想气体模型更接近真实值,为保证结果正确性,对汽轮机高压级流道进行数值模拟研究时应采用Redlich-Kwong气体模型。