混凝土输送管冲蚀磨损数值模拟

在混凝土泵送过程中,不可避免会对输送管产生磨损。针对混凝土输送管的易磨损部位进行模拟预测,通过Fluent对三种空间位置状态下的混凝土输送管建立三维模型,对输送管在实际运行时的管道弯折情况进行模拟分析。通过分析磨损率、堆积率云图,确定了3种常见弯折情况下的S型输送管在混凝土输送过程中的磨损程度和最易磨损部位,发现90°弯折的S型管磨损程度最大,随着弯折角度的改变,最易磨损位置也相应发生了改变,即0°弯管的磨损主要集中在La、Lb连接处外侧面,45°弯管的磨损主要集中在La、Lb连接处及Lb外侧面,90°弯管的磨损主要集中在Lb外侧面。通过对混凝土输送管磨损位置的模拟预测,为相似管道形式的磨损研究及优化设计提供参考,以期在实际工程中减少耗材。     

90°弯曲管道对丙烷-空气预混火焰传播的影响

为了揭示90°弯曲管道结构对预混火焰传播特性的影响,以丙烷-空气预混火焰为研究对象,运用高速纹影摄像、微细热电偶以及离子探针等测试手段对火焰在90°弯曲管道内的传播过程进行了实验研究.结果表明,预混火焰结构在水平管道内发生了明显变化,由规则的球形层流火焰转变为具有轴对称结构向内凹陷的湍流火焰,并伴随火焰阵面的皱褶分层.火焰进入90°弯曲管道后,受几何形状影响,火焰阵面发生畸变,对称结构被破坏,下壁面处的火焰阵面逐渐超过上壁面处的火焰阵面.由于弯管内部多波叠加作用以及湍流的影响最终使得火焰速度呈现脉动振荡.     

基于Fluent模拟的超声波流量计安装位置研究

以实验室现有泵性能测试装置为基础,开展了基于Fluent的超声波流量计安装位置研究,研究了90°弯管、阀门、管径和流速对管道内流体流场的影响。研究发现,对于充分发展的紊流或湍流,距离90°弯管较近处,流体的流速较为不均,在弯管的内侧会出现流速较低的现象。但在较小管径和较大流速或雷诺数时,超声波流量计的安装位置可以较10D适当提前。当流动状态处于层流时,与管壁接触处的流速明显低于管壁中间。然而随着流速的增加,流体逐渐转变为充分发展的湍流,管道中的流速逐渐变得均匀。     

输粉系统元件阻力特性试验研究

本文通过输粉系统一些元件的模化试验,提出了纯空气与输粉时水平管道、垂直管道、90°弯管及U型组合弯管等的阻力特性与浓度修正系数;阐述了输粉管道中浓度对速度场与边界层的影响,以及边界层中的流动状态对流体阻力所起的重要的,有时甚至是决定性的作用。根据试验中获得的水     

阀体后90°圆形弯管内部流场的数值模拟

利用大涡模拟(LES)方法对阀体后90°圆形弯管内部流场进行了三维数值模拟,获得了蝶阀在全开状态下弯管内不同截面的流场特性和不同径向截面的涡旋结构,并与粒子图像测试(PIV)实验结果进行了对比.结果表明:大涡模拟方法能够更细致地模拟弯管内部流体的流场特性,且与实验结果吻合较好;弯管中心以上20 mm截面附近受到蝶阀扰流的影响最大,且速度较大区域出现位置相对靠后;各个截面θ=0处均存在涡旋结构,同时弯管外侧形成较明显的涡旋结构,且涡旋结构出现的位置相对稳定.     

风力机叶片涂层风蚀过程的有限元分析

利用有限元瞬态动力学方法分析了单个球形二氧化硅粒子对叶片聚氨酯涂层的冲蚀过程。数值模拟结果表明,涂层表面的冲蚀坑以及唇口断裂损伤与实际环境中受到的损伤特征非常接近,聚氨酯涂层在90°冲蚀角度下的耐冲蚀性能强于45°冲蚀角度下的耐冲蚀性能;风速垂直分量的大小以及涂层与颗粒接触时间是涂层微观结构发生屈服的主要因素;冲击载荷应力以波的形式在结构内传播,与数值模拟动态显示下的应力传播相一致。     

垂直弯管段高压密相煤粉气力输送特性的数值模拟

基于以氮气为输送介质的高压密相煤粉气力输送,在现有壁面模型和颗粒动力学基础上,充分考虑弯管中对气固两相流动特性起主要作用的摩擦应力的影响,建立了高压密相煤粉气力输送一体化管道(垂直管、弯管和水平管连在一起)的多相流新模型.采用该新模型模拟垂直向上转水平弯管内的气固两相流动特性,分析了补充风体积流量对弯管内固相速度、体积分数、湍动能分布以及垂直弯管压降的影响.结果表明:考虑摩擦应力后模拟所得弯管压降与试验值的误差减小至20%以内,验证了该模型的正确性;随着补充风体积流量的增大,垂直弯管压降先增大后减小,表观气速增大,垂直弯管壁面外侧煤粉堆积减少,低体积分数区范围增大,固相湍动能和固相拟温度均有所增大,当补充风体积流量达到1.0m3/h时,固相湍动能和固相拟温度均减小.     

90°水平弯管内水煤浆的阻力特性试验研究

在水煤浆综合输送中试试验台上,将管径为50mm的90°水平弯管配以不同弯径比,对神华煤水煤浆进行了阻力特性试验研究。根据试验结果,对弯管内水煤浆的局部压力损失、摩擦阻力损失及弯管内流动有效长度等方面的一些特性进行总结。结果表明:采用合理的定义及方法,水煤浆弯管内流动的一些特性存在较为明显的规律。     

超临界汽轮机调节级叶片固体颗粒冲蚀特性的研究

建立了高温条件下氧化铁颗粒撞击12Cr材料的冲蚀模型,并将此模型与透平级三维气固两相流运动特性的数值计算相结合,计算和分析了一台超临界汽轮机调节级在设计工况下喷嘴与动叶表面上的冲蚀量分布。计算结果表明,喷嘴压力面接近出口边缘的区域以及动叶压力面中后部区域是最容易受到固体颗粒冲蚀的部位,并且动叶易受冲蚀部位最大冲蚀量约为喷嘴易受冲蚀部位最大冲蚀量的1．5倍。     

风沙环境下风力机叶片冲蚀磨损的数值研究

基于N-S方程,结合RNG k-ε湍流模型和DPM模型对风沙环境下风轮的冲蚀磨损行为进行数值计算。通过分析不同颗粒直径和浓度下风轮的冲蚀磨损特性,研究风沙对风力机叶片冲蚀磨损的主要部位,以及叶片磨损与颗粒粒径和沙尘浓度的关系。研究发现,叶片磨损最严重的区域位于叶片前缘部分,次严重区域为叶片压力面;颗粒粒径对叶片磨损区域和磨损速率的大小影响显著;颗粒浓度对磨损位置影响很小,叶片的磨损速率随着颗粒浓度的增加呈线性规律增加。     

超临界机组流动加速腐蚀边界层流动模拟与分析

流动加速腐蚀(FAC)是电厂高压漏水、管道断裂等主要事故的原因,采用Fluent软件模拟管道的流动加速腐蚀规律,将微观与宏观研究联系起来,分析了温度、流速、管型与边界层流动及流动加速腐蚀之间的规律。结果表明:与其他温度相比,150℃时管道边界层处的Fe2+质量浓度增大,边界层的厚度更薄,边界层的腐蚀较严重,对流动加速腐蚀的影响也较大,为最易腐蚀温度;腐蚀速率随流速的增大而增大;T型三通管相比直管易发生腐蚀,且在流向改变处腐蚀最严重。     

汽轮机调节级固体颗粒冲蚀的数值模拟

对于不同机组,汽轮机调节级内部结构不尽相同,其中的固体颗粒冲蚀规律也会有区别.以某600MW汽轮机调节级叶栅为研究对象,采用欧拉-拉格朗日法,数值模拟了调节级静、动叶栅通道内固体颗粒的运动特性,研究了固体颗粒的运动规律,分析了固体颗粒对喷嘴叶片、动叶片的冲蚀.研究发现不同粒径的固体颗粒对叶片的冲蚀有着不同的影响,大粒径粒子造成的冲蚀占主要比例,小粒子甚至未对叶面发生碰撞;喷嘴内的冲蚀区集中在压力面的中后部;动叶内的冲蚀区位于压力面中后部以及柱形前缘,压力面中后部靠近叶尖部位的地方冲蚀最为严重.     

高温高压锅炉管道弯头破裂原因研究

高温高压主蒸汽管和导汽管弯头部位是锅炉管系中最薄弱环节,在电站运行中常发生破裂。本文内对管道弯头损坏原因作了分析,指出用持久强度来作为弯头断裂寿命衡量的不适用性,并用试验证明:在管道制造过程中由冷弯或热弯所引起的预损对弯头断裂寿命降低有明显影响,弯管后+正火和回火或单独回火,能改善抗蠕变裂纹开裂和扩展能力,但已不能恢复到未弯前的性能。     

流化床锅炉水冷壁管冲蚀磨损特性及防磨措施

利用自行设计制造的高温冲蚀磨损强化试验装置,对流化床水冷壁管的20钢材料以及防护措施进行了高温冲蚀磨损试验研究。结果表明:最大冲蚀率出现在20°攻角,材料的冲蚀率随气流速度增大、气流温度升高和气流中磨粒密度的增大而增加。20钢的冲蚀机理包括犁削、切削和挤压成片作用,其中低攻角时以前两者为主,高攻角时以后者为主。上海金山石化热电厂CFB锅炉水冷壁管防护措施的现场使用证实:超音速电弧喷涂碳化铬合金用于锅炉管道防磨切实可行、效果优良。图12参4     

基于OpenFOAM的旋转管道螺旋流水力特性数值研究

为进一步深入研究旋转管道产生的螺旋流对流场水力特性的影响,基于开源软件OpenFOAM,构建了水箱-管道出流气液两相流数值计算模型,模拟了竖直管、55°和45°螺旋管三种情况下的水流运动过程,通过分析、比较选定断面处速度分布、断面平均压强、湍动能随时间及空间位置的变化,总结了螺旋流对水平管段水力特性的影响。结果表明,相较于直管道,两组螺旋管道使水平管段螺旋流湍动能明显减小,压强变化趋于平缓不易产生负压,且管道内断面流速分布更加均匀。     

海水中固体颗粒对潮流能水轮机的冲蚀性能影响

潮流能水轮发电机是潮流能电站的核心技术装备之一，海水中固体颗粒的冲蚀损伤对水轮机叶片造成的伤害将直接影响机组的发电效率和运行的稳定性。利用计算机仿真技术，对潮流能水轮机叶片进行数值模拟，分析叶片的冲蚀速率和颗粒相的体积分数，判断叶片受损严重部位，对冲蚀性能进行评价。研究结果表明，该潮流能水轮机叶片的迎流面叶尖外边缘位置受损最严重。随着流速的增大，造成的冲蚀损伤几乎成倍数式增加；颗粒浓度造成的冲蚀损伤大小与速度呈正相关。研究结果对水轮机叶片结构的冲蚀性能评价具有指导意义，也可为结构设计的抗冲蚀性能优化提供参考。     

基于DPM的水电站一管多机引水系统岔管段冲蚀分析

针对某电站一管多机引水系统中Y型岔管段冲蚀现象,建立非对称岔管物理模型。采用离散相DPM模型模拟计算不同流速条件下2台机组不同台数组合运行时岔管段的冲蚀磨损情况,分析流速、泥沙含量对岔管段内壁冲蚀磨损的影响。结果表明,不同机组组合运行时,冲蚀主要发生在主管与岔管的交叉处,且平均冲蚀速率随含沙水流流速的增加而增加;当流体流速在3～5m/s时随着流速的增加,支管的偏转角对其冲蚀速率的影响显著增加,偏转角大的支管较偏转角小的支管冲蚀磨损更为严重。     

呼图壁储气库气井冲蚀规律初探

对于地下储气库而言,由于强注强采,高速流动的气体对管柱产生的冲蚀磨损是影响气井管柱寿命的重要因素。针对气井冲蚀问题,研究了材料冲蚀的不同内在机理,包括微切削理论、基于单点冲蚀的切削模型、锻造挤压理论、变形磨损理论、二次冲蚀理论和弹塑性压痕破裂理论。结合呼图壁储气库气井实际管柱结构与生产状况,认为微切削理论和变形磨损理论是主要的冲蚀破坏机理,并指出了管柱和井下工具不同部位所适用的不同的破坏机理。分析了造成气井冲蚀的影响因素,主要包括粒子的冲蚀角度、冲蚀速度、粒度、砂粒含量以及材料的硬度、弹性模量、类型、腐蚀对冲蚀的影响、环境温度等,并针对呼图壁储气库的实际情况,提出了减少甚至避免气井冲蚀的具体防护措施。呼图壁储气库优选的改良型13Cr气井管柱,具有良好的耐冲蚀性能。     

U形管蒸汽发生器模型及动态仿真

针对核电站立式U形管自然循环蒸汽发生器,建立了能够描述其稳态及瞬态热工水力特性的数学物理模型,并编制了计算程序.计算和验证结果表明,该数学物理模型准确,可以与其它核电站模型一起构建核电站系统模型以进行安全分析研究或开发核电站仿真机.     

颗粒沉积和冲蚀损伤对轴流压气机性能影响的研究进展

针对微细颗粒沉积与冲蚀损伤会造成压气机性能退化甚至设备失效的问题,系统总结了近年来国内外研究机构在颗粒沉积与冲蚀损伤对压气机性能影响方面的研究进展,重点介绍了颗粒沉积和冲蚀损伤造成的压气机性能退化机制、压气机性能退化特性数值模拟方法和实验研究方法以及典型研究成果等。基于当前研究热点和发展趋势,提出了颗粒沉积和冲蚀损伤对轴流压气机性能影响研究下一步应重点开展的方向,即借助于精细化数值模拟及可视化实验技术探索轴流压气机流道非定常流场细节与微细颗粒运动行为之间的相互作用机制,揭示颗粒沉积与冲蚀损伤导致的压气机性能退化机理,建立颗粒沉积、冲蚀损伤与压气机性能退化的定量关系。