离心风机内部流场数值优化研究

以一小型离心风机为研究对象,首先根据国标设计一套进口风管风机测试装置对其进行测试,然后利用流体分析软件ANSYS CFX对其进行三维数值模拟,将试验测试结果和数值计算结果进行对比,得到模拟计算结果与试验测试结果基本一致,验证数值结果的准确性。接着对风机内部加装一防涡圈进行模拟计算,结果表明加装防涡圏后,蜗壳内部尤其叶轮和蜗壳前板之间的漩涡明显减小,漩涡强度减弱,流场得到改善,泄漏损失明显减小。另外对不同泄露间隙的风机进行数值计算,结果显示随着间隙的减小,泄漏量明显减小,所以在保证安全运行的条件下,间隙应尽可能小。     

高速离心风机变工况模拟及轴向力预测研究

利用CFD模拟软件ANSYS-CFX,对某单机高速离心风机进行了设计转速下的变工况数值模拟,选用sst湍流模型进行多工况计算,得到了较为详细的离心风机内流场数据。对传统经验公式法及纯CFD积分方法计算的风机轴向力进行了比较分析。计算结果表明风机在变工况运行过程中的轴向力变化较大。准确预测轴向力对高速风机的稳定运行及推力轴承选择具有重要意义,为今后高速离心风机产品结构设计和轴向力预测研究提供一定的参考和指导。     

多级离心风机气动性能数值模拟优化研究

用Fluent对多级离心风机的某一级进行数值模拟计算,由伯努利方程发现,叶轮是压力损失最大的零部件,因此重点研究了叶轮叶片进口安放角、出口安放角、叶片数量3个变量对效率的影响。进一步应用响应面模型优化方法,用二次回归得到了效率关于3个变量的函数关系式,计算出的函数最大值与数值模拟方法误差为0.16%,且比原风机的效率提高了5.9%,为风机的改进设计提供了参考依据。     

蒸汽喷射器内二维流场的数值模拟研究

通过求解二维N-S方程．对以水蒸气为工质的喷射器内复杂的流场进行数值模拟。分析比较了四种不同的湍流模型，Chen-Kim修正的k-ε模型用于数值模拟，分析了工作参数及喷射器结构对喷射器内部的流场及出口激波的形成的影响，得出了喷射器设计的优化方案。     

离心风机内泄漏数值优化研究

利用流体分析软件ANSYS CFX对某一高效离心风机进行了内部三维数值模拟,得到其流体动力学特征和内泄漏损失特征.根据理论公式对风机泄漏量进行了估算,比较理论计算泄漏量与数值模拟计算泄漏量.首先,在设计工况点对未加装防涡圈的风机进行数值计算,发现在蜗壳内部有一些大的旋涡,并观察到一些重要的流动现象.然后,对加装防涡圏后的离心风机进行整机数值模拟,结果表明,加装防涡圏后蜗壳内部的漩涡明显减小,漩涡强度减弱,流场得到改善,泄漏损失明显减小.最后,对不同间隙的加装防涡圈后的风机进行数值模拟,结果显示,随着间隙的减小,泄漏量明显减小,所以在保证安全运行的条件下,间隙应尽可能小.     

多级轴流压气机变工况性能数值模拟

采用商业软件NUMECA对某型轴流压气机进行了数值计算,采用Spalart-Allamaras湍流模型,运用了多重网格技术以及残差光顺方法缩短计算周期。在额定工况计算的基础上进行了变工况的数值模拟,计算结果与试验曲线进行了对比分析,试验曲线与软件计算的曲线在趋势上是相符的。相同压比下,软件计算的流量偏大,在靠近额定工况点附近,流量偏差3%以内,在远离额定工况点流量偏差5%左右;对于喘振边界点的预测,运用NUMECA进一步提高出口静压可以逼近发散点,此时可以近似认为失速点,再结合NREC计算出的失速点,可以得到相应的喘振边界点。     

联合循环汽轮机轴向排汽缸蒸汽流场的数值模拟研究

数值模拟能以较少的费用和较短的时间获得大量有价值的研究结果.本文旨在通过建立联合循环汽轮机轴向排汽缸的排汽通道的全三维计算网格,采用CFD软件对轴向排汽缸内全三维流场进行数值模拟,通过计算深化对汽轮机轴向排汽特点的认识,分析排汽流道的流动特征、参数变化、损失特性,从而改进设计手段,积累设计资料,逐步形成设计规范,以提高国内的发电设备制造业在相关设备上的研发水平.     

变马赫数喷管中湿蒸汽流动数值模拟

Fluent Wet-Steam Model是基于经典成核理论,在全欧拉坐标系下描述自发凝结过程的。本文基于该模型对变马赫数槽式喷管内伴随自发凝结的水蒸汽的跨音速流动过程进行了数值模拟,研究水蒸汽在跨音速流动过程中的自发凝结、液滴生长、凝结冲波等现象以及背压变化对流场参数的影响。对蒸汽透平的通流部分设计提供参考,以及为湿蒸汽风洞设计提供参考。     

多翼离心式风机内部三维流场数值模拟与分析

利用FLUENT软件,以三维时均N-S方程和标准两方程湍流模型为基础,采用SIMPLE算法,对离心式通风机内部整机流场进行了三维数值模拟并分析了其内部流动特征。数值模拟结果显示,离心式通风机内部流场存在着明显的不对称性,各个叶轮流道的压力和速度分布并不相同。最后利用五孔探针流场测试系统试验台,使用MGS通风机实验数据采集系统和数据处理系统实验验证模拟流场的准确性,并通过改变风机的出口尺寸,对整体风机的性能分析,为离心式通风机的优化设计提供了依据。     

风机盘管机组变工况特性的实验研究

在风机盘管性能测试装置上对风机盘管的风侧和水侧分别进行了变工况性能实验,以确定各因素对供冷量的影响。实验结果表明:进水初温、迎面风速、水流速、进风状态的变化对风机盘管供冷量的影响很大。     

离心压气机喘振临界点工况下非稳态数值模拟与分析

失速和喘振现象一直是离心压气机研究领域的重点和难点,对于压气机失速或喘振时的非定常效应的研究具有重要意义。对一车用涡轮增压器离心压气机进行了设计转速下喘振临界点的非稳态数值模拟,针对压气机各部件在该工况下的非定常流动状况进行了详尽阐述,从而为深入认识压气机失速和喘振现象及其机理研究提供参考。     

基于内部流场分析的离心风机改型设计

本文以某型离心风机为基础,依靠数值模拟的方法,基于对风机内部流场的分析,对其进行优化改型设计。主要分为三个方面：其一,将叶轮的直叶片改型为前掠正弯叶片,控制端区低能流体堆积,抑止叶栅流道分离流动的发生;其二,根据弯掠优化得到的叶轮设计改型风机机壳,以适应弯掠叶轮的出口气动条件;并根据弯掠叶轮与改型机壳内部流动的分析,对叶轮采取根切的优化方法,保持风机全压和流量在合理的大小。得到的优化设计风机,在保持全压和流量基本与原型相等的条件下,效率提高5%以上。     

蒸汽喷射式热泵变工况性能分析

采用数值模拟的方法对低压蒸汽增压利用系统中的蒸汽喷射式热泵在非设计工况下的操作性能进行研究，计算并分析了工作蒸汽压力和温度、引射流体压力及混合流体压力等热力参数对热泵操作性能的影响。数值结果表明：当混合流体的压力低于一定的数值时，喷射系数维持一定值；而热泵对引射流体压力的变化极为敏感，引射压力的微小变化可能导致热泵操作性能的急剧下降；提高工作蒸汽的压力并不一定能改善喷射泵的工作性能，这是因为提高工作蒸汽压力会增加额外的蒸汽量所致；喷射系数随工作蒸汽温度的升高而略有增大，并近似呈线性率。     

离心风机三维流场动力学特征和泄漏损失特性研究

研究离心式风机内部结构,提高其工作效率,对火电厂的节能增效具有重要意义。基于标准k—ε紊流模型,利用Fluent对C4—73No．8D型离心式风机以及在分别加装A型、B型防涡圈后的风机内部三维流场进行数值模拟和分析。对风机内部流场动力学特征和间隙泄漏的研究表明,与未加防涡圈的风机相比,加装防涡圈后的风机,流场趋于均匀、大尺度旋涡得到有效破碎,泄漏损失大大减少：而且,在破碎大尺度旋涡和减少泄漏损失方面,B型防涡圈明显优于A型防涡圈。研究结果可为风机的节能改造提供理论依据。     

空冷50MW机组低压缸变工况三维流场数值分析

介绍了采用Numeca的Fine／Turbo软件对某空冷50MW机组低压缸末三级进行了变工况三维粘性数值模拟,重点分析了不同背压条件对机组低压缸性能的影响。详细分析各工况下的三维流场信息,结果显示背压变化对末级的影响比较大,在高背压、小容积流量工况下,在末级动叶中部出现较大的分离区。通过分析研究低压缸全工况三维流场,可深入了解透平内部流动机理,有助于进一步优化空冷机组设计。     

船舶汽轮机刹车工况数值模拟研究

采用CFX软件对船用推进汽轮机的刹车工况进行了三维数值模拟。采用的模型为结构化网格、周期性边界条件、一阶迎风格式离散方程、k-ω湍流模型。在转速为2 440 r/min条件下设置了两个转子旋转方向相反的运行工况,以常规运行工况+2 240 r/min作为基准,使动叶反向旋转-2 440 r/min得到了所研究的刹车工况,针对级的整体性能参数进行了分析,同时给出了常规工况和刹车工况的速度三角形。计算云图和曲线的变化趋势符合速度三角形的基本规律,研究了不同工况下沿轴向分布的压力、速度和温度的变化特性。计算结果表明:如果动叶片反向旋转,动叶与蒸汽产生相互作用,降低了低压缸的输出功率,使得由倒车阀进入的蒸汽无法正常对外做功;对照常规工况,蒸汽做功能力降低约10.5%,此时蒸汽仍具备做正功的能力;计算得到的相对速度与绝对速度沿汽轮机轴向的分布趋势与绘制的刹车工况速度三角形一致。     

复合式叶轮风机性能数值模拟研究

采用计算流体力学（CFD）软件FLUENT,对一种不同于传统径向式和轴向式的德国产燃烧器供风风机性能进行了模拟,并将其和同类型不同参数的叶轮进行了比较,测出了其qv-p曲线,对该风机叶片的特殊性能进行了分析。结果表明,该风机可以提供一个脉动的压力变化,使该风机在供风增压的同时可以将燃烧器内的积灰吹走。经过实验验证,建立在理想工况下的数值模拟与试验实测值有一定的误差,但并不影响数值模拟对流场分析的参考意义。     

罗茨泵内部流场数值模拟研究

罗茨泵在运行中由于各种原因会出现振动大、噪音大、泄漏等问题,获得罗茨泵的流动信息对预知及解决故障问题具有非常重要的意义,建立罗茨泵流场数学模型,用CFD软件对其内部流场进行模拟,获得并分析内部介质的压力场、速度场、流量脉动曲线、进出口压差对流量影响。研究结果表明:两转子间隙处压差最大,形成较高涡流;排气口两侧有明显的涡流;出口流量在转子转动初始阶段达到峰值;进口流量和进出口压差成反比,进口流量的脉动系数和进出口压差成正比。验证了CFD数值模拟的准确性,为对罗茨泵的进一步研究和整体优化奠定了基础。     

向心式通风机级的数值模拟及变工况特性研究

以完全气体作为流动工质,设计了单级向心式通风机,并进行了流场模拟和变工况特性研究。首先采用BladeGen构造动叶叶型,并对动叶叶型进行参数化;然后采用数值模拟方法得到流场参数,以级效率为目标函数,以总压比为约束条件,在Workbench平台上对动叶叶型参数进行优化,得到最佳的动叶叶型;在已设计好的动叶基础上,利用单圆弧构造法设计静叶并设置在动叶后面,得到向心式通风机级;最后分析不同流量,不同转速下所设计的向心式通风机级的变工况特性。     

变工况对补燃燃烧影响的三维数值模拟

对一种补燃式余热锅炉燃气补燃器进行三维燃烧数值模拟研究,通过对不同工况条件下流场、温度场以及燃料组分分布情况的模拟分析,发现变工况对燃料的燃尽距离并无影响,且补燃后的温度、速度分布趋势基本相同,表明该补燃器对变工况具有良好的适应性.