涡轮叶片综合冷却效率实验的缩尺效应

基于简化叶片的传热实验,研究缩尺模化对综合冷却效率的影响,得到缩尺效应随主流雷诺数和流量比的变化情况,以及毕渥数和热障涂层厚度对综合冷效缩尺效应的影响规律。采用一维传热模型,量化分析了缩尺模化对综合冷却效率的影响,并在实验中得到验证。结果表明：缩尺比例为1.5时,缩尺叶片综合冷却效率相对基准叶片增加10%,且增幅随主流雷诺数和流量比增加;基准叶片导热系数由17 W/(m·K)增加至50 W/(m·K),缩尺叶片平均综合冷却效率差异由13.71%降至0.34%;热胀涂层厚度等比例缩尺可减小缩尺效应的影响,使缩尺叶片综合冷却效率差异由13.07%降至2.98%。     

1 000MW机组高压加热器系统的动态特性研究

运用集总参数法对某1 000 MW超超临界机组单列高压加热器系统在各种运行工况下的温度动态特性进行了分析,列出其动态特性方程,并运用数值方法进行计算.在此基础上,在高压加热器投运或停运过程中,以给水温升/温降变化率≤110 K/h(1.83 K/min)为基准,确定了运行参数的调节速率.     

串列叶栅前后排叶片周向相对位置对离心压气机性能的影响

串列叶栅前后排叶片相对位置对串列扩压器的性能有重要影响.根据离心叶轮出口气流参数设计了一离心式串列叶栅扩压器,并利用数值模拟方法在前、后排叶栅周向相对位置分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%时对离心压气机级进行了计算和分析,研究周向相对位置变化对离心压气机性能的影响以及作用机理.数值模拟结果表明:随着前后排叶栅周向相对位置变化,后排叶栅前缘滞止高压区相对前排叶栅的位置发生了变化,影响了前排叶栅压力面的压力分布,从而改变了前排叶栅压力分布及大小;当前后排叶栅周向相对位置为30%时,扩压器性能达到最佳,使压气机总压比和等熵效率最大,稳定工作范围增大;前后排叶栅所形成的渐缩通道可抑制后排叶栅吸力面边界层的分离.     

环量分布控制轴流风扇气动性能的机理分析

采用数值模拟的方法,对比研究了不同环量指数的轴流风扇在设计工况下的气动性能,通过分析风扇内部流动结构,揭示了沿叶高变环量设计对气动性能影响的控制机理.结果表明:环量指数取适当的负值时,风扇叶顶通流能力较强,削弱了间隙处逆流对主流的影响,减小叶顶间隙泄漏带来的损失;但环量指数若取值过小,会使吸力面根部沿径向指向叶顶和沿轴向指向前缘的静压梯度较大,促进了附面层的分离,增大了二次流动损失本文的轴流风扇在环量指数取-0.2左右时气动性能最好.     

流向涡对扇形孔气膜冷却效果影响的实验研究

在平板气膜实验台上安装涡流发生器(VG)来模拟叶栅中的流向涡,利用红外相机测量吹风比M=0.5～2.5时的气膜冷却效率和传热系数,分析二次流对扇形孔气膜冷却效果的影响.结果 表明:流向涡增强了主流与气膜射流的掺混,导致气膜绝热冷却效率明显下降以及覆盖面积减小,气膜面平均冷却效率最高降低了63％;当吹风比达到2.5时,流向涡能抑制扇形孔射流在高吹风比时的吹离趋势,抵消了部分主流与冷气掺混导致的气膜横向平均冷却效率降低的影响;流向涡使气膜与壁面的横向传热系数比增大了3.5％,壁面的热通量比最高上升了20％,在低吹风比时气膜失去了对壁面的保护作用.     

扩压器稠度对离心压缩机性能影响的数值分析

通过CFD手段,比较了几个不同稠度的叶片扩压器性能与内部流场损失分布,分析了稠度的变化对叶片扩压器喉部流动产生的影响,并对叶片扩压器通过减小叶片数和减小叶片弦长来改变稠度的两种不同方法进行分析,发现通过减小叶片数的方法能够获得较好的压缩机性能。     

质量力作用下液滴变形及破裂现象的LBM模拟

基于伪势模型的两相格子Boltzmann方法(lattice Boltzmann method-LBM)模拟研究了液滴在质量力作用下的运动、变形和破裂现象.根据Young-Laplace定律确定模拟中所需的表面张力系数值,并对模型中表面张力所应具有的各向同性特性进行验证;计算了不同Bond数和Ohnesorge数时液滴的运动和变形过程.结果表明:随着Bond数的增大,液滴变形不断加剧并最终破裂;随着Ohnesorge数的增大,液滴趋向于维持其原始形状,运动过程中破裂现象的发生将受到抑制.     

合成气低旋流燃烧器设计与流动结构的分析

设计了一个合成气低旋流燃烧器,采用PIV技术对不同负荷下的冷态流场进行了测量,并比较分析了不同中心射流流速对旋流流场的影响.结果表明:流场中出现中心回流区时的旋流数与中心流速无关,高旋流与低旋流的分界点为S＝0.7;流场中的轴向速度、径向速度和湍动能均关于燃烧器中心轴线对称;中心轴线上无量纲轴向速度的分布与中心射流流速(负荷)无关,燃烧器出口下游形成一个发散低速区,有利于稳定充分燃烧;随中心射流速度的增大,径向速度成正比增大,湍动能明显增加.     

基于SPH方法水滴撞击恒温壁面流动与换热的研究

基于连续表面张力模型,提出了一种液滴和壁面表面张力的处理方法,结合光滑粒子流体动力学方法,建立了模拟大密度差表面张力问题的SPH算法。通过模拟水滴撞击壁面后的运动过程,与实验结果进行对比,验证了算法的有效性。应用该方法,先后模拟了单个低温大水滴,以不同直径和不同速度,撞击不同表面接触特性恒温壁面的运动过程。结果表明:当壁面的接触角在一定范围内,水滴的吸热率随接触角的增大而减小;而水滴的吸热率随着撞击速度和初始直径的增大均增大。