汽轮机低压缸变工况特性的数值研究

采用数值计算的方法,基于k-e两方程湍流模型的雷诺时均NS方程求解得到汽轮机低压缸通流部分的流场,通过比较不同背压工况下的流动特点,分析低压缸的变工况特性,着重研究高背压相对小容积流量时末级叶片的流场,为下一步叶片颤振分析给出流动数据.     

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。     

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。     

电站凝汽器非设计工况汽相流动与换热特性的数值预测

采用数值模拟方法计算与比较了一台300MW汽轮机对分式凝汽器在半负荷工况时冷却水管全部工作和一半冷却水管投入工作两种运行方式下的汽相流动与传热特性。计算结果表明，两种运行方式下的汽相流动与传热特性有明显差别。在一半冷却水管运行方式下，虽然管束传热系数较高，但由于冷却面积减半，而且汽阻显著增大，因而凝汽器总体传热效果较冷却水管全部运行时的差，使得抽气口处未凝结蒸汽量上升，空气泵负荷增大。     

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。     

GTCC的变工况性能及运行策略

分析了燃气－蒸汽联合循环在部分负荷下运行时的性能，并对影响ＧＴＣＣ部分负荷下运行性能的因素进行了分析，提出了联合徨变工况的最优运行策略。     

间接空冷机组变工况特性计算

针对空冷机组的变工况运行特点,进行了详细的变工况计算,指出变工况运行时,机组背压不应低于额定参数,并提出了相应措施,以防止出现机组背压过低的状况;可供空冷电厂设计与运行参考。     

空冷汽轮机末两级变工况三维流动的数值模拟

采用三维粘性数值模拟方法对变工况下空冷汽轮机末两级流动进行了模拟,研究了效率和脱流高度等重要参数的变化规律,着重分析了设计点和小容积流量工况时的三维流场。通过分析了解了机组在变工况运行时末级流动的特点,为空冷汽轮机末级叫片的设计和优化提供了依据。图8参5     

离心式压气机变工况性能计算

本文对涡轮增压器的主要部件——离心式压气机在变工况下的流量特性、效率特性的计算进行了探讨,并分析了在喘振线上一些参数的变化规律。1)性能计算是基于理想气体一元定常流动的假设之上的。用质量守恒、能量守恒等基本关系式推导出有关计算公式,并通过计算比较,确定了适当的损失模型。在已知有关几何参数的条件下,将带无叶扩压器的离心式压气机依工质的流程划分为5个计算站位,依次计算各站位上的热力参数,最终求出流量、效率特性。按上述计算方法与步骤编制了计算程序,在计算机上对数种型号的离心式压气机进行了计算。主要输入参数有:各计算站位的流道截面积、叶轮进出口叶片构造角等几何参数;大     

太阳能热气流电站中涡轮机流动特性分析

对太阳能热气流电站中的涡轮机进行了设计和数值模拟.建立了涡轮机区域流体流动的物理数学模型,并对其进行数值模拟;研究了涡轮机的转速与压降对涡轮机的流量、输出功率和能量转换效率的影响.通过与相近实验模型的试验结果对比,证明了设计方案和数值模拟方法是有效的.     

基于特征通流面积的汽轮机变工况性能分析

阐述了基于留格尔公式提出的特征通流面积概念的定义及计算方法,在IAPWS-IF97公式基础上,利用Vis-ual Basic 6.0平台初步开发了汽轮机组通流部分特征通流面积计算软件,并以国产600MW超临界机组为研究对象,对机组变工况下级组的特征通流面积进行了计算和分析。研究结果表明:汽轮机级组的特征通流面积在通流部分尺寸不发生变化时,其值保持不变,并且变工况下其计算精度能满足工程要求,可以作为机组通流能力及通流部分故障诊断的准则参数,为机组通流部分的状态监测与故障的精确诊断提供依据。     

燃氢燃气轮机的变工况特性

建立了考虑空气冷却的燃气轮机系统的变工况模型,对掺氮燃烧方式和纯氢燃烧方式下燃气轮机的变工况性能进行了计算和分析.利用Chemkin中基于氢气燃烧机理的燃烧模型,对2种燃烧方式下燃烧室内的燃烧特性进行了计算和分析,比较了燃烧区流体速度、层流火焰速度、点火延迟时间和NOx排放量.结果表明:采用纯氢燃烧方式的燃气轮机在扭矩裕度、喘振裕度和透平出口温度三方面的变工况性能都更优,但燃烧室内面临更高的回火可能性和NOx排放量.     

整体煤气化联合循环系统中燃气轮机的变工况特性

采用ThermoFlex软件建立了200 MW级整体煤气化联合循环(IGCC)系统模型,从系统的角度研究了200 MW级IGCC系统中燃气轮机的变工况特性.详细讨论了在3种调节方式下,燃气轮机负荷、整体空分系数(Xas)、氮气回注系数(Xgn)和大气环境条件对系统性能的影响.结果表明:随着燃气轮机负荷的降低,在压气机进口可转导叶(IGV)不调时,燃气透平初温(T3)和燃气透平排气温度(T4)均呈下降趋势;在等T3调节时,T4先升高后降低,转折,最在80%负荷时;而在等T4调节时,T3先缓慢降低,而后快速降低,转折点在70%负荷时.在等T3调节时IGV可关闭的角度比等T4调节时的小.当Xas和Xgn增大时,系统发电效率降低.IGV可调的变工况性能比IGV不调时好.随着大气温度的升高,燃气轮机功率和系统功率均下降.当Xas=0.3时,燃气轮机功率和系统功率均随Xgn的增大而增加.     

燃机预旋喷嘴流动特性的数值研究

为了降低燃机透平叶片的温度,进一步提高透平叶片的使用寿命和燃机的功率,对燃机预旋喷嘴的流动特性进行了数值研究,研究了预旋喷嘴的长径比对喷嘴流量系数、出气角度和流场均匀性的影响。通过研究发现随着预旋喷嘴长径比的增加,预旋喷嘴的出气角度先减小后增加,最后趋近于预旋角度;出气角度的均匀性和出气速度的均匀性都有很大的提高;预旋喷嘴流量系数随着长径比的增加先减小后增加。     

准均质压燃二甲醚发动机的性能与排放特性研究

在单缸二甲醚发动机上开展了从进气管导入不同量二甲醚对发动机性能与排放特性影响的试验研究。结果表明:采用准均质充量压缩工作模式时发动机可在较宽广的转速和负荷下运行;热效率提高;排气温度略有降低;NO_x排放下降了30%～50%,但HC和CO排放有所上升。随着进气管中引入的二甲醚量的增加,NO_x、HC和CO排放都随之增加。采用预混准均质压燃工作模式是进一步提高二甲醚发动机的热效率并降低NO_x排放的有效措施之一。     

发动机导叶和涡轮叶片性能衰退的数值研究

针对导致发动机典型部件性能衰退的多个主要因素——导流叶片调整偏差、叶片粗糙度增大、叶型改变和叶顶间隙增加,基于流场仿真技术,建立了风扇和涡轮的计算模型,完善性能衰退表征方法,分析了多种因素对其气流流场的影响以及主要性能参数的变化规律。结果表明:导流叶片角度调整偏差、叶片粗糙度增加、叶型改变等因素影响风扇和涡轮的工作性能,降低其性能参数。所得结果为深入研究制定相应部件性能衰退后的维护调整措施奠定基础。     

某涡轴发动机燃气涡轮性能研究

利用数值模拟的方法对某涡轴发动机的燃气涡轮部分进行性能研究,计算结果同实验数据结果吻合较好,性能曲线显示该燃气涡轮具有较宽广的稳定工作范围.研究发现静叶叶栅出口为超音速流动,具有后加载叶型的特征,其叶栅总能量损失较小;动叶叶栅前缘负倚较大,在吸力面前缘位置有较大的压力变化,叶栅内部通道涡和间隙泄漏涡掺混导致较大的能量损失.     

向心透平内部流动的研究

对向心透平内部的流动进行了实验与数值的研究。蜗壳内采用单斜丝热线在同一位置旋转．在三个不同的方位测量后拟合计算得到气流的三维速度。在某些特征位置与数值结果的对比，说明了数值结果的可靠性与局限性。对导叶内的流动模拟，确定了入口角度对导叶内二次流动的影响。对叶轮内流动模拟，说明了叶顶泄漏流对主流的作用，以及叶轮内部壁角涡的形成与发展。这些工作对向心透平内部流动的认识提供了参考。     

汽轮机内湿蒸汽流动特性的数值模拟

湿度对蒸汽轮机效率的影响及其对叶片的浸蚀作用极其复杂。为了研究蒸汽凝结对流动的影响,采用商用软件CFX-5数值模拟了某大功率凝汽式汽轮机末级的定常流动。虽然定常计算所采用的混合平面法不能精确预测导叶和动叶之间的相对运动而产生的诸如湍流脉动和尾迹涡流等不稳定流动对凝结过程和水滴的生长过程的影响,但是对这一过程的近似模拟是很必要的。