多能互补发电系统中杨家湾水电站水轮机压力脉动特性的数值研究

在多能互补联合发电系统中,水电作为调节系统,为了平衡系统中出力的波动,需要频繁地改变运行工况.而在偏工况下运行时,水轮机就会出现压力脉动、水力振动等稳定性问题.本文针对多能互补联合发电系统中的杨家湾水电站混流式水轮机,开展了压力脉动特性数值研究,对杨家湾水电站额定水头下不同导叶开度工况进行非定常数值计算,设置了一系列各过流部件监测点,通过快速傅里叶变换(FFT)对水轮机内部压力脉动进行频谱分析,找出了各过流部件产生压力脉动的原因,研究了不同工况下水轮机压力脉动特性.     

双机共用尾水调压室阻力系数试验研究

主要对水流在流入和流出调压室时,其流量比、阻抗孔面积和运行机组数目的变化对调压室阻力系数的影响开展了研究,并对双机共用尾水调压室的物理模型进行了水工试验。试验结果表明,调压室的阻力系数会随着流量比的增大和阻抗孔面积的减小而增大。其中,在分流工况时,双机运行的调压室阻力系数比单机运行的调压室阻力系数要大;在合流工况时,单机运行的调压室阻力系数与双机运行时的相差无几。试验结果可为类似型式的尾水调压室的设计与研究提供借鉴及参考。     

某静态混合器内气液两相流动及压降特性数值模拟

以某型静态混合器为研究对象,运用CFD软件ANSYS CFX,借助欧拉–拉格朗日方法,在SST湍流模型下进行气液混合性能分析,得到内部流场的流动与压降规律.研究结果表明:气液两相流流经孔盘通孔,强化流体间的相互作用,对气液的混合具有促进作用;随着雷诺数的增加,气液两相流流经混合器的压降呈明显增大趋势,且混合器中局部压降...     

基于双级二次流射流的流体推力矢量偏转控制

为了在单级射流流体推力矢量控制基础上获得更大的流体矢量偏转角,提出一种基于双级二次流射流的流体式推力矢量喷管,利用双级二次流造成的压强差使主流在第一次偏转的基础上再次发生偏转。采用CFD仿真确定模型二次流管道开口大小及入射角度,通过仿真、烟流显示及测压实验分析单级二次流射流、双级二次流射流控制状态下主流矢量偏转对应的流动控制机制,并通过后期处理得到流动控制规律。结果表明：通过双级二次流作用可以使主流产生两次偏转,从而显著增大主流矢量偏转角度;当两级二次流控制缝输出流量与主流体积流量比均为0.021时,可以获得12.5°的最大向上主流矢量偏转角。

     

锦屏二级水电站施工排水洞岩爆机理及特征分析

为探究不同开挖扰动下深埋大理岩渐进破坏特征,利用RFPA^3D对深部大理岩开展常规三轴加载、恒轴压卸围压、加轴压卸围压3种不同应力路径下的渐进破坏试验,提出基于能量指标的渐进破坏阶段划分方法,并分析其对应特征应力阈值、特征能量变化规律,最终完成岩爆指标R_e、脆性指标B_e的优化讨论,以期为深部地下工程勘察设计、地下能源开采提供一定的理论支撑。研究表明：不同应力路径下深部大理岩峰值强度、峰值应变虽有不同,但均随围压、卸荷应力水平增大而增大,弹性应变能从最初的线性增长到增长速率逐渐减小直至最后趋于稳定,耗散能则由缓慢增长向线性快速增长变化;引入弹性能增长率k_e、耗散能增长率k_d能够合理、准确界定深部大理岩渐进破坏4阶段;不同应力路径下,特征应力具有明显的围压效应,相同围压下,卸载特征应力均小于常规三轴加载;对应特征能量随围压、卸荷应力水平增大而增加,弹性能、耗散能的对应力路径敏感性存在差异;岩爆倾向性指标R_e、脆性指标B_e呈正相关性,且随着围压增大卸荷应力水平增高,岩爆发生的可能性随之递减。本研究可为相关研究提供参考。

     

柴油机颗粒捕集器的怠速再生性能试验研究

基于轻型柴油机台架,加装一套排气管喷油的主动再生系统,探究催化型柴油机颗粒捕集器(CDPF)在发动机怠速时的主动再生性能。研究发现：CDPF压降受来流空速、温度和碳载量的影响,空速、碳载量越高,压降斜率越大,压降与来流温度呈线性关系,实际情况中碳载量的判断需考虑空速和温度的影响。主动再生时,当空速一定,来流温度越高,达到主动再生目标温度(≧500 ℃)的喷油量越小;入口温度的变化率在1.74-2.20 ℃/(mg/s)范围内,即喷油量每增加10 mg/s,入口温度增加20 ℃左右。CDPF怠速再生时存在快速氧化期,此阶段颗粒物剧烈燃烧,CDPF出口温度会快速上升,同时压降下降明显。通过控制使CDPF入口温度锯齿形上升,有利于降低进出口温度差,再生效率可达90.55%。     

裂缝面非均匀流入的气藏压裂水平井产量计算

低渗透油气藏压裂水平井以形成多裂缝来提高产量,但由于裂缝内流动压力损失和裂缝段间干扰,导致气体沿裂缝面非均匀流入。为了准确预测气藏压裂水平井的产量,基于瞬时点(线)汇函数和叠加原理,考虑气藏压裂水平井裂缝干扰、裂缝面产量非均匀流入以及裂缝内变质量流动,采用空间和时间离散技术,建立了气藏压裂水平井储层渗流和裂缝内流动耦合的产量预测模型。应用结果表明:考虑裂缝无限导流会导致计算结果高于实际产量;而裂缝上均匀流入的假设使得计算结果低于实际产量;由于裂缝干扰,水平井筒两端裂缝的产量高于中间裂缝;由于裂缝上的非均匀产量流入以及裂缝内的摩阻损失,裂缝上产量在水平井筒附近出现局部峰值;随着时间增加,峰值降低并且产量从裂缝中间位置向两端转移;裂缝上产量分布受生产时间和裂缝导流能力的影响,生产时间越长,导流能力越大,裂缝上产量分布越均匀。将所建产量预测模型计算结果与实例井和传统模型计算结果进行了对比,其吻合程度高、可靠性强。     

基于Fluent的上游泵送机械密封性能正交试验研究

提出一种斜线槽上游泵送机械密封,运用正交试验法设计上游泵送机械密封试验方案,基于Fluent软件进行数值模拟试验,分析各个试验参数对密封端面开启力和泄漏量的影响。结果表明:在试验参数的取值范围内,对开启力有显著影响的因素是槽数、径向夹角、槽深、液膜厚度、转速和压差,具体表现为开启力随着径向夹角、槽深、液膜厚度、转速和进出口压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多呈下降趋势;对泄漏量有显著影响的因素是槽深、槽宽比、液膜厚度、转速和压差,具体表现为泄漏量槽宽比、液膜厚度、转速和进出口压差的增大呈上升趋势,随着槽数的增多而呈下降趋势。依据正交试验分析结果,提出初步优化的密封端面结构参数。     

DPF再生及其颗粒物数量浓度排放性能的试验

基于柴油机颗粒捕集器(DPF)再生性能测试台架,研究了入口过渡段长度、再生温度和再生时间对其再生性能的影响,同时也探索了DPF再生时出口颗粒物数量浓度排放性能的变化规律.结果表明:随着过渡段长度的增加,再生效率和效能比先保持不变,后逐渐降低,继而又趋于稳定,DPF内部最高温度与最大温度梯度均呈逐渐降低的趋势.再生温度的增加会使再生效率和效能比先缓慢增加而后迅速增加,但DPF内部最高温度和最大温度梯度呈线性增加的趋势.碳黑沉积较为均匀时,再生时间的增加能够在一定程度上提高再生效率,提高再生温度将会出现再生时间拐点,且随着再生温度的增加,再生时间拐点提前,拐点之后继续增加再生时间,再生效率增加量较小.DPF出口颗粒物总数量浓度和粒径分布与其内部沉积的碳黑分布特性具有较大关系,无过渡段时,DPF出口颗粒物总数量浓度呈先增加后减小的趋势,加装50 cm过渡段时,DPF出口颗粒物总数量浓度逐渐减小.     

泵站进水池翼型导流板整流特性数值模拟

基于CFX求解器,针对具有通航功能的某小型闸站式侧向进水泵站进水池内的不良流态,开展了翼型导流板正交试验数值模拟研究.计算结果表明:无整流措施下,进水池流态紊乱,1～3号进水池存在大尺度的回旋区,流速分布不均匀,轴向流速分布均匀度仅为76.84％;在离进水池进口1 D处设置4个仰角为25°的翼型导流板,进水池大尺度回旋...