雷诺数对微透平性能影响的数值模拟

在研究厘米级微型向心透平工作特性和结构特点的基础上,设计了7～8 kW级的厘米级微型向心透平。通过放大或缩小已设计的厘米级微透平来改变雷诺数,采用CFX软件对不同雷诺数的微透平在绝热情况下的特性进行了数值模拟。结果表明:雷诺数对静压的影响主要发生在动叶,且集中在动叶的前缘和吸力面。雷诺数减小使得马赫数分布图中尾迹相应变厚,且透平级的总总效率随着雷诺数减小而有所降低。     

应用于有机朗肯循环的新型小流量低转速离心膨胀机特性研究

相对于向心式膨胀机动辄数万转的转速,离心式透平能在较低的转速条件下实现较高的功率输出。本文以适用于有机朗肯循环(ORC)的某小流量低转速离心式透平膨胀机为研究对象,以R134a作为工作介质,用数值模拟的方法对新型透平膨胀机的气动特性进行了研究;采用CFX软件计算了该膨胀机在3 000 r/min转速下的工作特性曲线,并重点分析了在膨胀比1.7的工况下,叶片不同叶高位置的速度分布、表面压力分布、压力损失系数以及动叶内部流场马赫数云图。结果表明:该膨胀机能够在3 000 r/min转速下实现4.0的膨胀比,因此有效降低了轴承的转速和负荷;然而,由于静叶叶型设计不合理,静叶流道内出现了堵塞现象,同时叶顶间隙对动叶性能有较大的影响,这些均对离心膨胀机的性能产生了影响。本文研究结果将为离心式膨胀机的优化改进提供理论基础。     

燃气轮机透平叶片流-热-固耦合分析及蠕变寿命预测

本文采用流-热-固耦合方法,对某燃气轮机透平动叶的流场、温度场以及应力分布进行了计算分析,并据此对叶片的蠕变寿命进行了计算,得到了蠕变寿命云图,发现该叶片的寿命最短点与温度最高点、应力最大点不在同一位置。相较于传统的选取温度最高和应力最大的节点作为危险点进行寿命分析的方法,对叶片所有节点进行寿命计算,形成寿命云图的方法,能更加直观准确地找到寿命最短的位置,从而更好地评估设计方案。     

大型航空构件专用热氢处理炉流-热-固耦合仿真分析

采用冷壁结构设计的大型航空构件专用热氢处理炉结构复杂,多层隔热结构炉胆隔热屏板厚度极薄,导致网格划分和模拟计算十分困难。本文采用等效热阻的简化思路,在保证计算精度的前提下,将多层结构的炉胆等效为一层,节约了计算资源,实现了热氢处理炉的全尺寸流-热-固耦合仿真。评估了热氢处理炉的隔热效果,在炉温1000 ℃时,炉胆外壁面温度只有200~350 ℃,呈条纹状分布;冷壁结构设计的炉壳外层壁面温度约25 ℃,具有较好的保温隔热效果;最大热应力264 MPa,位于料台底座;拉伸性能测试表明,料台底座Q235钢经300 ℃渗氢处理后抗拉强度约为565 MPa,安全系数为2.14。本文分析了热氢处理炉的温度场、热应力场,并评估了其安全储备系数,为大型热氢处理炉全尺寸仿真提供了思路,为结构设计提供了数据支撑。     

来流条件对排汽缸内非轴对称流动的影响

研究了大功率汽轮机低压缸排汽在不同气流角及不同总压分布下的流场,以模型为对象进行了三维流场的数值模拟.结果表明:排汽缸入口较大的旋流角会恶化排汽缸性能,而总压沿径向变化梯度为负时则有利于改善排汽缸气动性能.基于这一结果提出了通过改变总压分布抑制由于来流方向对排汽缸性能产生的负面影响的方法.