枞树型叶根间隙漏气对级性能影响的试验研究

隔板汽封间隙、叶根径向汽封间隙及枞树型叶根与轮槽间隙三者之间匹配设计对透平级效率及转子推力的大小有显著影响。文章针对某1000 MW高压末三级空气透平试验进行相关研究,保持隔板汽封间隙、动叶根部径向汽封间隙不变的条件下,对枞树型叶根间隙改变前后级性能的变化进行试验分析。试验结果表明,叶根间隙封堵后,透平级效率降低,根部反动度升高,转子推力变大。合理的枞树型叶根间隙的存在有利于提高级性能,汽轮机通流设计时应注意叶根间隙与隔板汽封间隙的优化匹配。     

级间根部吸漏气对级气动性能影响的研究

针对某600 MW汽轮机高压缸的某一冲动级,进行了改变级间根部吸漏气量的空气透平模拟级试验和数值计算两方面的研究,分析了正弯静叶级级间根部吸漏气的状况及其对级气动性能的影响.结果表明:主流的抽吸作用对级间叶根汽封间隙中流动的影响很大;冲动式级的级间根部吸气会导致级效率严重下降;级间根部漏气时,随着漏气量的增加,级效率呈现先升高后降低的规律.     

平衡孔漏气对级性能影响的研究

针对平衡孔漏气对透平级性能的影响问题进行了试验和数值研究。根据试验和计算结果,阐述了汽轮机组通流部分级问吸漏状况,剖析了其内部基理,并对其影响级性能的因素作了论述,为汽轮机通流部分的设计提供了参考。     

汽轮机级间吸漏气量对级性能影响的研究

通过对试验结果分析，阐述了汽轮机组通流部分级间吸漏状况，剖析了其内部基理，并对其影响级性能的因素作了论述。关于叶轮平衡孔的存在对级性能的影响，通过两种方案的试验，概论了其漏气对级效率的影响，两项试验都为设计较好的汽轮机组通流部分提供了指导。     

叶轮带平衡孔的汽轮机级内蒸汽流动仿真分析

针对某200MW冲动式汽轮机组低压缸叶轮开设平衡孔的第二级内部流动状况进行有限元分析,分析结果表明:该级出现了负的反动度,叶轮后流体压力大于叶轮前流体压力,导致该级叶轮出现负的轴向推力,能平衡掉部分工作汽流产生的正的轴向推力,但直平衡孔的结构减少了平衡轴向推力的轴向投影面积,削弱了平衡正轴向推力的效果;在级的流线云图中...     

带平衡孔结构透平级内部流动的数值模拟

采用NEMECA商用软件包之Fine/TURBO求解三维定常的Navier Stokes方程组,对带围带汽封、隔板汽封和平衡孔结构的蒸汽透平高压级内部的复杂三维流动进行数值模拟,采用多区域结构化网格,并对透平级进行适当的几何简化处理,着重对平衡孔结构内部的流动进行分析。     

超超临界汽轮机合缸轴端漏汽量对中压第1级透平级冷却性能的影响

采用耦合流场计算和共轭传热的方法,研究了超超临界汽轮机合缸轴端(过桥)汽封漏汽量(即轴端漏汽量)对中压第1级动叶及叶轮冷却性能的影响,对无蒸汽冷却、蒸汽冷却和轴端漏汽时中压第1级透平级的冷却性能进行了对比,并分析了3种轴端漏汽量时中压第1级透平级的冷却效果.结果表明:随着轴端漏汽量的增大,中压第1级透平级效率逐渐下降;当轴端漏汽量为9.68kg/s时,相比于无轴端漏汽时透平级效率降低了0.68%;轴端漏汽对中压第1级部件的冷却机理与冷却蒸汽相同,二者冷却效果的不同主要是由于其流量和温度不同;与蒸汽冷却相比,随着轴端漏汽量的增大,冷却蒸汽与轴端漏汽的混合蒸汽对叶根的冷却效果减弱,导致叶根温度整体上升,但温度梯度减小.     

动叶可调轴流风机前后级叶轮单叶片非同步调整时的内流特征

对某两级动叶可调轴流风机进行了整机三维定常数值模拟,研究了不同工况下第一、第二级叶轮单叶片安装角发生非同步调整对风机整机、单级叶轮以及异常叶片周围流场的影响.结果表明:叶片安装角发生小角度偏离时,风机的全压和效率均变化不大,随着偏离度△βy的增大,风机性能显著恶化;第一级叶轮异常时风机的整体性能、单级叶轮的总压升能力和异常叶片自身的做功性能以及前后级导叶效率均劣于第二级叶轮异常时,尤其是负向偏离时表现更显著,仅△βy=12°时优于第二级叶轮异常时;正向偏离时,第一、第二级叶轮的熵产率和流线分布呈相似规律,均在异常叶片吸力面侧尾缘形成高熵产率区和分离涡,其大小随△βy增大而增大;负向偏离时,第一级叶轮异常时在异常叶片的压力面侧为高损失区,而第二级叶轮异常时则对相邻叶片的吸力面产生影响,并在其尾部形成分离涡.     

大功率汽轮机高压级非定常特性计算研究

采用S-A湍流模型对带有级间抽汽的高参数大功率汽轮机的两级高压透平进行了瞬态数值计算,分析非定常条件下抽汽口流场分布情况、以及由于抽汽造成的抽汽口上下游透平级的气动性能的变化情况。经数值分析,抽汽口上游一侧存在周向均布的间隔状回流区;抽汽口两侧叶片排瞬态流动变化较小,动静叶片间非定常干涉不明显;抽汽口上游级中非定常时均流动焓降稍大,造成下游静叶排入口绝对气流角减小。这对大功率汽轮机高压级的优化设计具有一定的借鉴意义。     

表面粗糙度对透平叶片气动特性的影响研究

叶片为透平的核心部件,其气动性能直接影响透平的整体效率,叶片表面粗糙度的水平会影响透平级压力,导致叶型损失发生变化。应用数值模拟技术对某冲动式和反动式机组各4级透平级进行分析,考虑反动度、载荷分布以及旋转等多种因素,研究表面粗糙度变化对透平叶片气动性能的影响。CFD数值研究表明:叶型损失变化曲线的斜率随透平叶片表面粗糙度的增大逐渐变小;不同反动度的透平叶片受叶片表面粗糙度的影响存在差异,冲动式叶片相对反动式叶片受到的影响更为明显;吸力面上的粗糙度对气动性能的影响明显大于压力面粗糙度的影响,这种影响作用在反动度提高后相应变弱。研究成果可为透平叶片设计和加工提供参考。     

船舶燃气轮机进气系统惯性级滤清器叶片优化设计

惯性级滤清器性能是影响船舶燃气轮机进气系统出口流场品质的重要因素,也在一定程度上决定了船舶的动力水平。本文采用气-液两相流数值模拟方法,以低总压损失和高过滤效率为共同目标,结合试验设计方法,分别构建了总压损失、过滤效率与叶片几何参数间的响应面方程,并采用多目标遗传优化算法对惯性级滤清器叶片参数进行优化设计。结果表明：优化后的惯性级滤清器在所研究速度条件下均以更小的总压损失实现了更高的过滤效率。2 m/s的速度方案下,优化后的总压损失减少了16.98%,过滤效率提升37.61%;7 m/s的速度方案下,优化后的总压损失减少16.7%,而过滤效率提升20.83% ;流速高时应选用叶片间距更小、坡度更低、叶片越长的滤清器;而低流速应该改用间距更大、长度更短、坡度更高的惯性级滤清器叶片。优化后的滤清器叶片结构既减小了叶片背风区的分离,使总压损失减小,也增加了液体颗粒与叶片的接触而提升了过滤效率,从而提高了滤清器的整体性能。     

子午流道对调节级气动性能影响的三维数值研究

文章采用商业CFD软件Numeca分析技术,分析了不同相对叶高下汽轮机调节级喷嘴采用外端壁收缩后的气动性能和平直外端壁调节级的气动性能。计算结果表明：不同高度收缩比对调节级气动性有一定的影响,对本调节级最佳高度收缩比为0.35;外端壁子午收缩能够有效减小顶部二次流损失,但根部区域二次流损失有所增加;对于相对叶高较小的调节级,采用外端壁子午收缩后调节级效率有一定提升,并且相对叶高越小,调节级效率提升幅度越明显;而相对叶高大于1.0的调节级,采用外端壁子午收缩后调节级效率反而略有下降。     

基于调节能力的柴油机可调二级增压系统匹配方法

应用等效增压器概念对柴油机可调二级增压系统进行了理论研究.建立了可调二级增压系统的等效增压器模型,得到了基于旁通流量比的等效涡轮流通面积表达式和基于旁通流量比与涡轮焓降比的等效增压器效率的表达式.等效涡轮流通面积表达式可用来分析可调二级增压系统的调节能力,并根据期望的调节能力匹配合适的高低压级涡轮增压器组合.等效增压器...     

质量中心孔和几何中心孔在曲轴加工中的优化

曲轴动平衡质量直接影响发动机的震动、噪声等机械性能和使用寿命,在大批量、自动化生产过程中,合理选用曲轴中心孔形式对减少初始不平衡量、去重量、加工节拍、料废率和剩余不平衡量至关重要,文章介绍了中心孔选用的基本原则。结合1.8L和1.5L曲轴不同类型中心孔的实际优化过程,介绍了中心孔优化的一般流程、方法及优化过程中必须考虑钻中心孔与动平衡的相位问题,在投产初期采用分模号优化中心孔是快速提高动平衡合格率的有效方法。     

某型汽轮机速度级流场气动性能的数值研究

对采用半寇蒂斯级设计思想、具有局部进气的汽轮机复速级,进行了三维整周数值模拟,分析了设计工况下该复速级第一级叶片的气动性能。计算结果表明,半寇蒂斯级非喷嘴区域内的压力远低于喷嘴区域的压力和平均压力,在喷嘴区域的边界部位出现由较高压力向较低压力的急剧变化。非进气弧段与进气弧段之间的压力差值相对较大。在非进气弧段的两端,动叶将承受方向相反的由于高压区向低压区气体流动形成的气动力矩的作用,这会导致下游叶片的压力分布发生明显变化。     

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。     

Complete and reduced models for metal hydride reactor with coiled-tube heat exchanger

Thermal effects during hydriding/dehydriding have a significant influence on the performance of metal hydride hydrogen storage system. The heat exchanger is widely used in the metal hydride reactor in order to improve the efficiency of system. In this work, based on mass balance, momentum balance, energy balance equations, equation of reaction kinetics and equilibrium pressure equation, a two dimensional axisymmetric model of metal hydride reactor packed with LaNi₅ is developed on Comsol platform. The model is validated by comparing its simulation results with the experiment data and the simulation results from other works. Then, the straight pipe heat exchanger and the coiled-tube heat exchanger are taken into consideration in order to improve heat transfer from metal hydride reactor to ambient environment. The complete three dimensional model is developed for the metal hydride reactor equipped with the coiled-tube heat exchanger. The case with coiled-tube heat exchanger shows better efficiency than the other. In general, the temperature in central area is higher than others. In order to cool central area effectively, two designs of heat exchangers, including the combination of coiled-tube heat exchanger and straight pipe heat exchanger and the concentric dual coiled-tube heat exchanger, are studied. The results show that it is an effective method to improve the efficiency of metal hydride reactor by equipping dual coiled-tube heat exchangers. Reduced two dimensional model is applied to metal hydride reactor with coiled-tube heat exchanger to reduce computing time. The simulation results of reduced model generally agree with those of complete three dimensional model.