汽轮机涡轮叶片成核区研究

本文介绍了一种特殊的计算方法,当蒸汽状态从平衡到非平衡,很小的水滴是自发产生的,这种现象称为成核。在没有外部颗粒的情况下,随着流动的不断膨胀,蒸汽的平衡状态发生变化,成为非平衡蒸汽,这种蒸汽称为过冷。两种模型的计算冷凝损失,多分散模型中的侵蚀速率小于单分散模型,因为多分散模型的液滴平均半径小于单分散模型。     

多分散液滴对涡轮叶栅湿蒸汽流冲蚀速率和凝结损失影响的数值研究

在各种技术和环境过程中对冷凝流的综合感知是至关重要的,也是许多设计工程师的主要关切。由于过程的高度复杂性和缺乏先进的实验技术来检查所涉及的每一个细节,涉及冷凝的流动对设计师和科学家来说都是具有挑战性的。均匀成核过程形成的自发缩合是各种应用中常见的现象。在汽轮机流动中,凝结现象引起复杂的液滴光谱可以跨越两个数量级以上的大小。液滴尺寸的分布是解决和最小化涡轮机蒸汽中湿蒸汽效应的基本信息。湿蒸汽的影响是能量损失、叶片侵蚀和由于相变区的腐蚀效应而导致的叶片失效,从而导致涡轮增压减少效率和可靠性。     

超疏水表面液滴的冷凝成长特性研究

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)为基底采用光刻技术制备了微方柱状超疏水表面,分析了冷凝条件下超疏水表面液滴的冷凝生长特征,发现液滴的生长过程可分为微液滴成核冷凝独立生长、冷凝微液滴合并生长以及大液滴生长3个阶段。超疏水表面初始合并的液滴呈Wenzel-Cassie状态和Wenzel状态,随着冷凝液滴的成长,液滴的液-固接触面积与粗糙结构表面的表观面积之比f随着冷凝液滴尺寸的增大而增大,Wenzel-Cassie状态向完全Wenzel状态转变。最后分析了超疏水性破坏的原因。     

汽轮机多分散模型中的成核区和分液滴的特殊方法

采用所提出的多分散方法可以看出成核区各位置产生的液滴对湿蒸汽流的影响,并可被认为是一种有用和实用的方法。     

单液滴冲击多孔介质过程的数值模拟与试验

三维打印过程中,粘结剂的性能及动态行为对打印过程的质量有重要影响。本文中分析了单液滴对多孔介质的冲击、扩展、渗透动态过程,建立了液滴动态变化的数学模型。为了准确描述液滴流动的动态效果,采用VOF(Volume of fluid)模型来跟踪液滴形状,采用PISO(Pressure implicit split operator)算法计算压力速度耦合。分析了液滴特性、冲击速度和多孔介质孔隙率对液滴扩展特性的影响。试验结果表明,提出的模型可以进行良好的预测,同时发现液滴最大扩展半径随液滴初始速度的增加而增加,随粘度的增加而减小;孔隙率越小,液滴在多孔介质外部的扩展明显,扩展半径变大,渗透厚度变小。     

基于离心力的液滴制备研究

为平衡液滴制备装置的小型化和加工成本的需求，研制一种基于离心力的液滴制备装置。该装置结构简单，仅由压电单晶片和不锈钢毛细管组成。在正弦波信号的激励下，压电单晶片对不锈钢毛细管产生振动激励，于管尖耦合成椭圆轨迹运动，管尖的液滴高速旋转，当离心力克服表面张力时，液滴断裂并脱离管尖，以此制备液滴。对所设计的压电振子进行有限元分析，在此基础上加工实物并搭建实验平台，研究所制备液滴的尺寸、转速与驱动电压的对应关系。结果表明：该液滴制备装置可以制备半径为1.283～0.209 mm的液滴，液滴制备速率最高可达37μL/min，可以通过驱动电压控制所制备液滴的尺寸。     

核电汽轮机转子焊缝金属原奥氏体尺寸对疲劳裂纹稳定扩展区和近门槛区临界点的影响规律研究

研究了25Cr2Ni2MoV核电汽轮机低压焊接转子模拟件埋弧焊焊缝金属疲劳裂纹扩展速率和应力强度因子幅关系曲线,发现了不同试样疲劳裂纹稳定扩展区和近门槛区临界点对应的应力强度因子幅不同的现象。使用逆推法在金相中确定了临界点位置,并进一步研究了临界点处的原奥氏体晶粒尺寸,发现其与裂纹尖端单向塑性区最大尺寸有较好的对应关系。而模拟件多层多道焊焊缝金属组织不均匀性带来的临界点位置的差异是造成门槛值测试结果分散的重要原因之一。     

以多组分碳氢为基础的燃料液滴蒸发特性的研究

建立了一种在对流热空气下蒸发两组分燃料液滴的蒸发模型。分析了蒸发质量、液滴寿命等参数随燃料碳链长度、环境温度、液滴半径、掺混比等影响因素的变化规律。分析的结果是,随着碳链长度,环境温度,液滴半径和混合比的增加,液滴的蒸发速率加快。     

液滴撞击壁面气泡的产生及运动研究

液滴撞击壁面时,液滴与壁面间产生的气泡及其变化对液滴在壁面上的后续运动具有重要的影响。利用相界面追踪的复合Level Set-VOF方法和壁面润湿模型,通过气液两相流动与固壁相互作用的耦合求解,对液滴撞击壁面时气泡的产生及运动进行了研究。研究结果表明,撞击速度较大时,液滴与壁面间气体的压力远大于液滴内压力以及接触线附近区域液体和气体具有不同的速度分布特性是撞击壁面时液滴内产生气泡及气泡运动变化的主要原因;液滴与壁面间形成的气体层宽度将经历先增大后减小,并最终在液滴中心形成一个气泡的变化历程。液滴撞击速度小于一定值时,气泡最终半径与撞击速度呈近似线性关系,撞击速度对气泡最终半径影响较大;撞击速度超过一定值后,气体层最大宽度与撞击速度呈近似线性关系,但气泡最终半径基本不再受撞击速度的影响。     

正戊烷节流凝结规律研究

节流分离法是天然气脱水脱烃处理中常用的技术,了解天然气节流过程中的凝结规律有非常重要的意义。研究天然气凝析液中含量较多的正戊烷组分的凝结规律,基于正戊烷的凝结特点建立自发凝结和异质凝结流动统一的数值模型,对正戊烷气体在节流阀内的节流凝结过程进行数值模拟。数值计算结果表明节流时不足以达到正戊烷自发凝结的临界过饱和度,节流阀内只发生异质凝结。正戊烷在节流孔入口即凝结,凝结时间很短,在节流孔内凝结基本完成。研究发现异质凝结时外界核心的初始颗粒半径,初始颗粒浓度和背压比等因素对凝结性质有很大影响。初始颗粒半径和浓度增加时,液滴生长速度减缓,但节流孔出口的凝结液滴质量增大。背压比增加使凝结液滴的生长速率,液滴尺寸和和凝结质量同时减小。     

汽轮机快速冷却装置密封圈断裂失效过程模拟

选取半径为1.5 cm的橡胶密封圈,构建汽轮机快速冷却装置与密封圈实体模型,依据ANSYS软件模拟失效过程,通过改变油压与压缩率增加模型应力,以最大接触应力与最大切应力作为失效判据,进行失效过程模拟.模拟结果证明:在增大油压与压缩率的过程中,当油压达到15 MPa、压缩率为10％时,应力达到最大;汽轮机快速冷却装置密封圈出现断裂失效的现象.     

汽轮机快速冷却装置密封圈断裂失效过程模拟

选取半径为1.5 cm的橡胶密封圈,构建汽轮机快速冷却装置与密封圈实体模型,依据ANSYS软件模拟失效过程,通过改变油压与压缩率增加模型应力,以最大接触应力与最大切应力作为失效判据,进行失效过程模拟.模拟结果证明:在增大油压与压缩率的过程中,当油压达到15 MPa、压缩率为10％时,应力达到最大;汽轮机快速冷却装置密封圈出现断裂失效的现象.     

球－盘静态接触间隙条件下润滑油微液滴铺展实验研究

为研究润滑油微液滴润滑机制,采用多光束干涉技术对球-盘静态接触下润滑油微液滴的铺展流动现象进行实验观察。结果表明：在球-盘接触构成的微间隙周围毛细力诱导微液滴铺展流动,微液滴铺展速度随液滴体积的增大而增大,随液滴黏度的增大而减小;润滑油微液滴在高表面能界面上具有较大的铺展速度;当润滑油的表面张力较小时,液滴的初始铺展半径变大,铺展距离明显减小,且产生二次铺展现象。     

设计不合理引起的空冷凝汽器回水不畅的问题

对某厂汽轮机组在启动过程中出现的空冷凝汽器凝结水回水温度异常的现象进行了介绍,指出凝结水回水阀门选型不当、系统保温不完善是导致空冷凝汽器回水不畅的主要原因,并对现有系统提出了整改意见.     

湿空气超音速凝结实验平台设计

音速喷嘴作为流量计和量值传递标准,被广泛应用于工业过程中。当介质为蒸汽或含湿气体时,其流过音速喷嘴会由于自身温降而发生凝结现象,这对音速喷嘴计量产生重要影响。为研究音速喷嘴中的凝结现象,设计了一套凝结实验平台,分为气路调节系统、高压雾化系统和蒸发加湿系统3部分。针对核心的蒸发加湿单元设计,建立了有限空间内液滴蒸发模型。基于液滴最大蒸发时间,设计了蒸发器尺寸和结构并通过计算流体动力学(CFD)数值模拟验证了设计效果。通过压力控制、管道加热、液滴雾化和蒸发加湿,可实现压力pa=0.1~0.6 MPa、温度Ta=45~65℃和相对湿度RH=0%~100%的快速准确调节。实验结果表明,本实验平台可为音速喷嘴提供不同压力、温度和相对湿度的准确入口条件,为凝结现象研究提供实验基础。     

弹流接触单液滴润滑特性分析

在油气润滑系统中,润滑油以分散的微油滴来为摩擦副供油建立油膜。不同的固-液界面形成不同的微液滴铺展半径。基于此建立了简化的单个微油滴供油弹流润滑模型,模拟了定体积微油滴润滑成膜过程。结果表明:一定体积的微油滴供油时,其润滑效果与其初始铺展半径有关,存在一定范围铺展半径使接触区具有良好成膜能力;最佳铺展半径范围受卷吸速度和润滑油黏度影响。     

柴油-含水乙醇乳化燃料液滴的微爆现象研究

文中对柴油-含水乙醇乳化燃料液滴的微爆现象进行了研究.利用修正的微爆数学模型,计算得到含水乙醇乳化燃料和水的微爆温度边界条件,同时进行了微爆温度观测试验,将试验结果与理论计算结果进行对比,验证了模型的正确性.对柴油-含水乙醇乳化燃料液滴蒸发过程和微爆现象进行了观察试验.结果表明:均匀成核通常会导致典型的微爆,而异相成核...     

凝结器真空度下降的原因及预防措施

云浮市硫酸厂的抽气凝汽式、纯冷凝式汽轮机多次出现排汽真空度下降的现象,给汽轮机的正常运行造成很大的威胁。本文归纳了各种故障现象;从循环水中断或水量不足、凝结水位上升、抽气器工作失常等六方面分析了故障的产生原因;提出了治理和防治措施,这一经验也适用于其它同类机组。     

重催装置主风机组气体激振故障的分析与消除

重油催化裂化装置主风机组由于烟机故障需停车检修,导致装置无法正常开工,为保证生产平衡,车间采用脱离烟机三机组开车。采用中压蒸汽驱动汽轮机开车后,汽轮机频繁出现间歇性振动现象,最大峰值曾达55μm,严重影响机组的正常稳定运行。通过对该汽轮机长期在线监测谱图和数据分析讨论,找到了汽轮机振动异常的真正原因,因中压蒸汽冷凝导致转子在高速运动中损坏了气封片,从而引起汽轮机气体激振。     

微孔发泡注射成型关键技术的试验研究

采用理论分析和试验研究相结合的方法,研究了微孔发泡注射成型工艺问题.结果表明:过饱和压力越高,气泡稳定膨胀所需的临界气泡半径越小,均相成核率越高,气泡长大越快.气体含量越高,成核速率越大,气泡成长速率降低,尺寸减小,更易达到微孔结构.