第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机旋转失速的影响

以某电站两级动叶可调式轴流风机为研究对象,基于节流阀UDF函数和SST k-w湍流模型,对轴流风机第一级动叶轮中单个叶片异常偏转角度分别为+6°和-6°时的旋转失速现象进行数值模拟。计算结果表明:当轴流风机第一级动叶轮中存在叶片安装角异常时,会引起风机提前进入失速,动叶异常偏转角度为+6°和-6°时,轴流风机失速裕度分别为21.06%和20.93%,较叶片正常偏转时分别降低了6.73%和6.86%;第一级单个动叶安装角异常对两级轴流风机失速诱发起始位置及失速类型几乎没有影响,与动叶正常偏转时相同;第一级动叶轮内单个叶片安装角异常对两级动叶轮内由失速先兆演化为失速团的三维非定常演化过程具有重要影响。研究结果进一步丰富了对多级轴流叶轮机械旋转失速复杂流动现象的认识。     

第二级动叶异常偏转对轴流风机失速的影响

动叶可调式轴流风机叶片角度异常偏转时可能会诱发轴流风机失速。为了探讨这种影响规律,本文以两级动叶可调式轴流风机为研究对象,对第二级动叶轮中2个相邻叶片异常偏转角为+9°时轴流风机内的失速现象进行非定常数值模拟。结果表明:虽然叶片偏转降低了轴流风机的出口静压,但使轴流风机的稳定运行范围有所增加;失速先兆最先出现在第二级动叶片前缘叶顶;带有异常叶片和正常叶片的轴流风机内均经历了失速先兆的产生、发展、合并,最后演化为完整的失速团4个阶段;异常叶片的周向分布规律与正常叶片相同,均为周向均匀分布;异常叶片使失速先兆数量和演化为失速团的时间增加,虽然失速团数量没变,但生成的失速团的影响范围较正常轴流风机有所减小。     

动叶异向偏转对轴流风机失速的影响

采用非定常数值模拟的方法捕捉失速现象,研究失速机理,所选择的对象为动叶可调式轴流风机,模型一的动叶安装角正常,模型二存在两个偏转角度为-9°和+9°的异常叶片。通过计算可以得知:两只异常叶片改变了同流量下风机的出口静压,但未改变风机运行的稳定范围。同正常叶片的失速变化过程相同,异常叶片的风机也会沿着失速预兆的发生、发展、合流,直到最终变成完整失速团这4个步骤。+9°异常叶片吸力面顶部是失速先兆的源头,而-9°异常叶片附近的流场相对平稳。异常风机产生失速先兆时刻的湍动能峰值较正常风机低72. 7%,形成完整失速团时刻的湍动能峰值较正常风机低41%,可见,异常叶片不但使失速先兆出现的时间前移,还减少了失速团的演化周期,该结论扩展了异常叶片影响失速变化过程的理论。     

后导叶安装角对动调轴流风机性能影响研究

以自主设计的单级动调轴流模型风机为研究对象,在动叶角度为0°工况下利用数值和实验方法研究了后导叶安装角度对风机性能的影响。结果表明:后导叶安装角负向偏转（?=–40°）会显著降低模型风机和叶轮级的性能;与后导叶正常状态相比,后导叶安装角度异常会导致模型风机全压系数最高降低35.3%,模型风机效率最高降低28.9%;在模型风机最高效运行点（φ=0.19）,后导叶安装角度异常会导致模型风机叶轮级全压系数降低27.2%,模型风机叶轮级效率降低24.9%;后导叶负向偏转性能优于后导叶正向偏转性能。     

偏工况下离心泵叶轮内失速特性研究

旋转失速是离心泵内部常见的一种不稳定流动现象,通常发生在小流量工况下,会引起水泵运行时的性能不稳定,严重时会引起整个泵系统的共振。采用CFD方法对某离心泵内的失速现象进行数值模拟,并从外特性曲线、内部流动状况及频域分析三个方面与已有的实验结果进行对比。采用阻塞系数来量化表达叶轮内部的失速状况。结果表明,在0.35倍最优流量（0.35Q0）下,在叶轮通道间存在着五个失速团,随着时间的推移,五个失速团在不同的通道之间以低于叶轮转频的转动频率在叶轮之间传播。对通道内部监测点的速度波动进行频域分析的结果表明,失速团的旋转频率约为叶轮转频的23.4%,即失速团的旋转角速度为叶轮转速的4.68%。而在0.41Q0工况下,由于此时造成失速的初始扰动还不足以使失速团相对于叶轮发生转动,离心泵内部出现了“固定失速”的现象。相比于旋转失速,在发生固定失速时,叶道中的阻塞系数波动较小,因此这是一种相对稳定的失速现象。同时,叶轮叶片数对失速的类型有着决定性的影响。     

基于单向流固耦合的离心通风机叶轮强度研究

同时考虑离心力、重力和气动力对风机叶轮的作用,其中叶轮表面的气动力通过采用软件CFX对风机流场进行稳态数值模拟获得,并将结果导入到有限元软件ANSYS中,对风机叶轮强度进行研究。计算结果表明:叶轮最大总变形发生在叶片吸力面的中间位置,最大等效应力发生在叶轮前盘;在不同的稳定工况下,叶轮最大等效应力值有所不同,但差别很小。     

电站动叶可调式轴流风机叶轮动力特性研究

基于有限元分析方法,结合流固耦合理论,对某电站两级动叶可调式轴流风机叶轮的静态及动态特性分别进行了研究。研究结果表明,离心载荷及气动载荷对叶轮应力及变形分布具有重要影响,考虑流固耦合作用后,叶轮最大等效应力值减小约6%,最大总变形位置从叶尖后缘点变为叶尖前缘点;叶轮一阶模态的坎贝尔图表明,在风机转速1 490 r/min附近,最危险的是k(阶次)=m(节径数)=10"三重点"共振条件,共振裕度为1.9%。当节径数m≤6时,该文的叶轮振动特性避开了"三重点"共振。研究结果对动叶可调轴流风机的安全运行具有重要的理论意义与工程价值。     

离心风机旋转失速状态下的流体动力学特征

基于节流阀函数及Navier-Stokes方程,对电厂常用的G4-73型后向式离心风机的旋转失速现象进行了非定常数值模拟。结果表明,失速先兆呈现明显的模态波形,存在一个传播速度为62.9%wr的失速团。风机失速频率为14.15 Hz,与实验结果一致。分析旋转失速发生前后4个典型时刻的流场动力学特征,并研究失速团的周向传播规律,相对坐标系下失速团沿着与叶轮相反的旋转方向传播。失速区全压波动曲线的规律研究揭示了失速团的相对位置及传播速度是影响风机全压波动及其频率的根本原因。研究结果对旋转失速故障的预估及主动控制具有重要意义。     

空化对轴流泵叶轮流固耦合特性的影响

研究空化对叶片结构的影响,对提高轴流泵运行稳定性及设计具有重要的工程意义.为研究不同空化程度下叶片受力情况,基于SST模型及Rayleigh-Plesset均相流空化模型,应用数值模拟软件ANSYS对TZX-700轴流泵进行分析.利用CFX软件分析不同空化程度的叶轮流场分布,然后通过WORKBENCH流固耦合传输技术得出叶片等效应力及变形随空化变化过程的分布情况.结果 表明:气泡首先出现在工作面,气泡由进口边逐渐向出口边发展,并逐渐靠近轮毂,整个气泡区域不断扩大,几乎堵塞整个流道;随着空化的发生,叶轮叶片所受最大等效应力逐渐下降,叶片变形也逐渐减小;从弱空化到严重空化,叶根处的等效应力始终是最大的,近轮缘处叶片发生的变形较大;弱空化对叶片等效应力、叶片变形的分布没有明显改变;严重空化时,较高等效应力分布区域严重缩小,叶片变形快速减小.计算结果对轴流泵的设计优化具有一定的指导意义.     

直埋蜗壳钢衬厚度减薄研究

本文对不同厚度钢衬下的直埋蜗壳结构进行了三维非线性有限元分析。结果表明:钢衬厚度减薄后,钢树自身等效应力、外围混凝土的拉应力及开裂范围并没有明显增大,即使在甩负荷工况下,减薄后的钢衬最大等效应力仍然远小于其屈服强度,其最大应力只有屈服强度的五分之一,钢衬的承载潜力并没有发挥出来,钢衬厚度可以适当减薄。此外,还对直埋蜗壳结构进行了超载分析,得到了外围混凝土裂纹的产生和发展过程。     

两级动叶可调式轴流风机前后级异常叶片干涉现象的研究

针对某电厂SAF 36-25-2两级动叶可调式轴流引风机,借助Fluent研究了引风机前后级动叶片发生不同角度异常偏离时,风机性能参数的变化规律及前后两级异常叶片的相互干涉关系。研究结果表明:第二级异常叶片偏离角度Δβ2=+8°时风机整体性能要优于Δβ2=-8°时风机性能;保持Δβ2不变,随着第一级异常叶片偏离角度Δβ1从-12°增加到+12°,风机整体性能呈现先增大后减小的变化趋势,且在Δβ1=-12°时风机全压和效率在全流量范围内恶化最为明显,异常叶片对风机性能影响最大,而Δβ1=+8°时异常叶片对风机性能影响最小;第一级异常叶片对第二级叶轮性能的干涉影响随异常叶片偏离程度的增大而增强。     

一种高效节能轴流风机的试验及计算(Ⅱ)─—旋转失速工况性能

具有相同的几何参数和气动参数的两台弯掠动叶和径向动叶轴流试验风机（弯掠动叶弦长在中径处加长20．4％），在相同的转速条件下，进行变工况旋转失速前后气动－声学性能的实验研究。实验结果表明：弯掠动叶在旋转失速工况下性能曲线平坦，并且其旋转失达特征参数明显不同于径向动叶。弯掠动叶试验风机的噪声值和噪声频谱表明：弯掠动叶具有低噪声的特点。并通过对比分析多种旋转失速工况的气动噪声计算方案，得到了适于计算弯惊动叶旋转失达工况的气动噪声计算方法。上述实验研究和计算方法为轴流风机的改进设计提供了可靠的依据。     

重型燃气轮机压气机第一级动叶片颤振分析

动叶片颤振是影响燃气轮机压气机安全运行的重要因素之一。针对某重型燃气轮机压气机第一级动叶片的颤振,分别采用单向和双向流固耦合方法对不同工况下的动叶片状态进行分析。结果表明:在设计工况下气流阻碍动叶片振动,动叶片结构保持稳定;在近失速工况下动叶片发生颤振,颤振频率为112.00Hz;单向和双向耦合方法均可应用于动叶片颤振分析;双向耦合方法计算的最大应力值大于单向耦合方法,更符合实际状态。     

火电厂汽动引风机选型与调试优化

建立火电厂引风机转速加静叶调节的工作性能曲线数学模型,对引风机在不同转速时的静叶调节模型进行数据分析、挖掘及寻优,搭建引风机失速及并列的临界工况模型,为引风机选型和调试优化提供理论依据,提出引风机选型意见。汽动引风机调试过程中,结合现场数据对不同工况引风机工作点进行分析,提出汽动引风机和电动风机并列运行调整措施和操作指导,解决了火电厂采用汽动引风机技术后发生引风机失速、难以并列运行、出力不足、引风机小汽机超速等问题。     

汽轮机低压缸喷水减温对末级叶片气动性能和强度性能的影响

为探究低压缸喷水减温对汽轮机末级动叶气动性能和强度性能的影响,用欧拉-拉格朗日质子追踪法计算喷水减温条件下末级动叶的气动性能,继而应用流固耦合方法计算喷水减温条件下末级动叶的强度性能。结果表明:低压缸喷水减温使末级动叶的压力系数增加,使叶根尾缘吸力面的压力载荷显著增加。同时,喷水减温使末级消耗的轴功减小,使叶片最高温度降低3～9℃。叶片最大变形量位于叶片前缘80%相对叶高处,最大等效应力位于叶顶吸力面60%～80%相对弦长处。入口蒸汽流量减少,最大变形量与最大等效应力均增加。入口蒸汽流量为20%～5%末级入口额定蒸汽流量(rated steam flow at the last stage inlet,LRSF)时,喷水减温使最大变形量减小0.47%～7.08%,使吸力面上的最大等效应力减小1.77%～2.94%,使压力面上的最大等效应力减小1.13%～2.65%。     

俄制500 MW汽轮机组中压转子带额定负荷时的强度分析

为了分析俄制500 MW汽轮机组中压转子弯曲问题,针对机组实际运行中发生振动最大的中压转子,运用有限元方法计算中压转子在额定工况下的温度场及离心应力、温度应力等,研究该机型中压转子弯曲的根本原因,为确定消除中压转子弯曲技术方案提供科学依据.研究表明,在不平衡质量的偏心距工况下,综合加载等效应力的分布基本一致,在中心孔处等效应力较大,且最大等效应力出现在最后一级轮盘底部,而不平衡离心力对最大等效应力的数值和分布的影响都较小.     

660MW锅炉引风机频繁失速分析及对策

某电厂660 MW机组在进行超低排放改造后多次发生引风机失速事故,经分析主要原因是超低排放改造后烟气流动阻力增大,加上空预器和烟气冷却器堵塞造成引风机因全压增大、抢风而进入失速区。在提出合理的运行方式及引入引风机的电流动叶比参数后,能够及时发现风机工况的异常,并提前进行干预调整,有效地防止了引风机失速事故的发生。     

轴向间距对轴流风机失速流场特征影响

轴向间距作为轴流风机重要的结构参数,研究其对旋转失速的影响机制具有重要意义。本文采用Realizable k-ε湍流模型,利用Fluent软件对不同轴向间距下风机旋转失速非定常演化过程进行数值模拟。结果表明:在近失速工况下叶片压力面前缘和后缘静压系数沿气流方向迅速减小;叶顶区域先于其他叶高区域出现失速先兆,失速先兆占据的流道随轴向间距的增大而增多;风机进入旋转失速后,大轴向间距下高湍动能区域的面积增大、数目增多;第二级动叶内相对应位置处,压力随轴向间距的增大而减小。     

基于流固耦合的贯流式水轮机应力分析

结合不同流固耦合的求解特点和应用条件,在ANSYS Workbench中分别运用单向流固耦合和双向流固耦合的方法对国内某电站的贯流式水轮机在最高水头、设计水头和最小水头三种工况下的静应力和动应力进行了计算分析和比较。结果表明:各种工况下,转轮的最大静应力和最大动应力均出现在叶片根部与轮毂连接处,最大位移均出现在叶片外缘,且叶片位移从根部到外缘逐渐变大;导叶的最大静应力和最大动应力位于根部,最大位移位于外缘。与转轮相比,导叶的应力和位移值都较小。转轮和导叶的最大静应力和最大动应力的最高值出现在最高水头工况。静应力最高值远小于材料的屈服极限,而动应力最高值则达到了材料屈服极限的79%,说明使转轮结构产生破坏的原因不是静应力,而可能是动应力的作用。     

110 kV输电线路铁塔塔基沉降应力仿真分析与试验

针对输电线路铁塔塔基沉降问题,利用ANSYS建立110 kV三塔两档-塔线体系有限元分析模型,研究各种沉降组合工况下铁塔关键杆件所承受的最大等效应力随沉降度的变化规律,并基于输电线路铁塔塔基沉降实验平台,采用光纤光栅解调仪测量关键杆件所受应力对仿真结果进行测试验证。结果表明:随着沉降值增大,关键杆件承受的最大等效应力近似呈线性增加;各种沉降组合工况下,发生单个或3个塔基沉降时的关键杆件所受应力最先超过应力屈服临界值;在外荷载相同时,塔基横向沉降位移限值为50 mm,纵向沉降、单个或3个沉降位移限值分别为15 mm、10 mm。