常规岛凝结水调节阀在小流量工况下的流场特性研究

为研究小流量工况下常规岛凝结水调节阀内部流场特性及能量耗散过程，以某新型国产调节阀及其管路系统为研究对象，建立三维瞬态仿真模型。选择电厂实际运行中存在工况，分析和探讨小流量工况下的调节阀流动特性，并通过速度功率谱密度对可引起调节阀流致振动的流场激振力进行研究。结果表明：多级套筒孔式结构为调节阀的主要压降机构，且各级槽道承担压降不均匀，其中第Ⅰ级承担压降份额最大，约为总压降的70%,并逐级递减；随着阀门入口压力上升，最大流速逐渐增大，流场稳定性下降，但整体流场分布相似；新型国产调节阀设计的迷宫环路使得不同槽道间的流体相互掺混，能量不断耗散，流场均匀性增强，有利于流场稳定；调节阀流体激振力主要在多级套筒孔式结构附近及内部迷宫环路，其中环路部分的振动强度和频率均高于相邻槽道，振动均为低频振动，集中在0～20Hz的低频波段，其可造成流致振动和阀内噪声。     

转子轴向偏移对交错齿迷宫密封动力特性的影响

为了分析汽轮机转子轴向偏移对交错齿迷宫密封动力特性的影响,建立了交错齿迷宫的三维CFD模型,并利用Fluent软件计算了在不同轴向偏移下的转子表面汽流力,得到了不同的动力特性系数.结果表明:交错齿迷宫密封的转子从中间位置逆着汽流方向发生轴向偏移后,系统的稳定性提高;反之,如其从中间位置沿着汽流方向发生轴向偏移后,则系统的稳定性降低.为此提出:在汽轮机安装时,使转子逆汽流方向有一定的热膨胀预留量,可提高系统的稳定性.     

某汽轮机补汽阀流场数值模拟及改进

对某汽轮机补汽阀进行流场数值模拟计算,对比分析不同开度下阀门内部流场结构及壁面压力脉动,并通过改进阀门结构来改善流体的流动特性.结果表明:结构改进前,在中大开度下,流场蒸汽压力呈周期性剧烈变化,压力脉动的频率成分非常复杂;结构改进后,流场内涡流区域减小,压力脉动幅值显著下降,流动稳定性提高,压损减小,阀门通流能力得到提...     

基于FIRE的电控喷油器喷嘴内流特性仿真研究

电控喷油器喷嘴结构及内流特性不仅决定着喷雾质量,而且影响着喷油特性.由于喷孔内部流动具有流动空间极小、高速强湍流运动和瞬态性等特点,使得直接观察和测量喷孔内的流动情况变得相当困难.本文利用AVL公司开发的FIRE软件,采用多相流模型,对4种不同结构喷嘴的内流场进行了多维数值模拟,研究了非轴对称喷嘴结构参数对喷孔内流场及喷嘴质量流量的影响.     

一种新型水滴迷宫式调节阀流场特性研究

针对超(超)临界工况下调节阀压降大、流速高的特点,以传统迷宫碟片式调节阀为基础,提出一种新型水滴迷宫式碟片调节阀。利用Fluent软件进行数值模拟,研究阀门在不同开度下的流通性能及不同水滴级数对阀门降压控速能力的影响。研究表明,新结构碟片流通性能良好,可以满足阀门工作条件要求,增加水滴级数会降低阀门流通性能;随着水滴级数的增加,各级水滴间的压降和阀内流速均呈现减小的趋势,五级水滴介质平均压降为5.08MPa,比二级水滴降低了6.26 MPa;最大速度为108m/s,降低了40%;碟片流道出口处存在气蚀现象,水滴级数的增加可减小气蚀区域。     

超(超)临界主给水调节阀流场特性分析

针对某超(超)临界主给水调节阀在运行工况条件下出现的空化汽蚀现象,结合多级节流降压原理与多相流理论,采用Schnerr and Sauer空化模型和Mixture两相流模型,对调节阀内部流场进行数值模拟,研究了笼罩层数与导流槽宽度对流场空化的影响。结果表明,随着笼罩层数的增加,调节阀内的最低压强由0.015MPa上升至0.717 MPa,最大流速由147.1 m/s降至49.36 m/s,空化的汽相最大体积分数由0.979降至0.160,多级笼罩有助于实现逐级降压、限制流速及抑制空化的目的;同时在阀门结构尺寸允许条件下,适当增加导流槽宽度也有利于抑制空化。研究结果为该类调节阀的设计提供了参考。     

V形阶梯溢洪道水力学特性试验研究

针对V形阶梯溢洪道在大单宽流量下运行存在的问题,研究了坡比为1∶2的V形阶梯溢洪道在不同单宽流量时的流态、时均压强、消能率等水力学特性。试验结果表明,同一阶梯的不同位置,漩涡的强度不同,越靠近中轴线漩涡强度越小;阶梯水平面上的负压区集中于靠近边墙的凹角处,中轴线附近无负压;阶梯竖直面上,凹角处时均压强最大;消能率较高,且适应范围更大。     

提高空冷机组效率的阀门管理

季节变化导致空冷机组背压变化,进而在额定负荷下引起阀门节流损失。针对这一问题,设计了一种阀门控制喷嘴数量不相等的高压缸进汽结构,能组合出两个三阀点,分别对应空冷机组夏季工况和冬季工况的额定流量。基于不同三阀点进行阀门管理,减小了节流损失,提高了机组效率。     

基于CFX的实验台迷宫密封动特性数值计算

为了配合汽流激振实验数据的验证,根据所建立的汽流激振实验台的结构参数,建立迷宫密封的二维几何模型。采用k-ε湍流模型进行数值模拟,通过数值仿真研究了实验密封件的密封特性。获得了齿顶间隙分别为0.2mm、0.3mm、0.4mm和0.8mm的迷宫密封的动特性系数及泄漏量,对密封腔室内的流场进行了深入观察和分析。针对齿顶间隙为0.2mm的迷宫密封,分别计算了-60°、-45°、0°、45°、60°预旋下系统的动特性系数和泄漏量。研究结果可与后续实验数据进行比对,并为后续的汽流激振机理研究做准备。     

导叶开度对混流式水轮机转轮内部流态的影响

基于数值模拟方法,以梯级水光蓄互补联合发电系统示范工程中的猛固桥电站混流式水轮机为研究对象,对水轮机在不同特征水头、不同导叶开度工况下转轮叶片表面受力及流道内流场特性进行研究,分析导叶开度改变对水轮机转轮内流态的影响规律。结果表明：导叶开度对于混流式转轮进口流态的影响较大,导叶开度越小入流速度波动程度越大,来流对叶片头部冲击越大,在进口处产生严重的冲击损失;随导叶开度减小,转轮叶片表面等压线与进口边夹角增大,在上冠交接区域产生小三角区低压,使转轮流道出口更易产生空化损失。     

进水温度对汽液两相流激波升压特性影响的实验研究

采用实验方法研究了进水温度对汽液两相流激波升压特性的影响。实验采用供热机组的工业抽汽;由蒸汽喷嘴,混合腔及相应的阀门和管道组成汽液两相流激波升压装置,实验发现存在一个临界进水温度,当水温度大于该临界值后,汽液两相流激波升压装置的升压特性将严重下降。     

600MW超超临界汽轮机高压主汽调节联合阀内部流场的数值模拟分析

采用非结构化四面体网格,对某600MW超超临界汽轮机组高压主汽调节联合阀的额定工况进行了数值模拟.针对3种不同结构的模型分别进行了计算,分析研究了阀门内部流场的流动特性,以及在主汽阀内加置挡板和滤网对内部流场和阀门损失的影响.     

基于CFD的蒸汽调节阀流量特性研究之二

汽轮机蒸汽调节阀采用阀后联通的方式可有效减小在低负荷运行、小流量调节时叶片的汽流弯应力,提高机组运行的安全可靠性.对阀后联通结构的调节阀进行了理论推导和计算,结合CFD数值模拟手段得到了阀门的流量特性.运用倒推法对阀门型线做出了改进,得到新的型线并进行了验算,结果表明阀门流量特性曲线光滑、平稳,调节性能良好.     

超临界火电迷宫式调节阀流道流场和盘片应力研究

为研究高温高压且工作介质为蒸汽的情况下超临界火电站迷宫式调节阀的迷宫式流道结构,用CFD方法计算了迷宫式流道流场,通过常温常压试验数据验证了流动计算方法的正确性,并利用单向流固耦合方法计算了盘片应力场,分析了倒角、流道深度、进出口宽度、盘片厚度对流道流场、盘片应力的影响。结果表明,倒角、进口宽度、流道深度等参数对流量影响较大,而出口宽度对其影响较小;进口宽度、盘片厚度等参数对盘片应力分布影响较大,而倒角对其影响较小。     

气门结构对排气道排气能力的影响

为研究气门结构对发动机排气道排气能力的影响,采用SST k-ω耦合湍流模型进行流场数值仿真,对比分析2种不同气门结构下排气道内气体流动状态,重点研究气门密封处气体流动状态和速度特性;通过气道吹风试验验证流体仿真的准确性。结果表明：仿真与吹风试验结果一致;气门颈部角与气门密封面角的差越小,局部阻力越小,局部损失越低,速度降低越小,排气能力越好。     

凝结水节流变负荷能力静态建模与分析

基于汽水分布方程,计算得到凝结水节流后机组各级抽汽质量流量的变化,并在此基础上建立了凝结水质量流量对汽轮机输出功率影响特性的2个边界模型,确定了凝结水节流方案的可达负荷;在分析除氧器内蓄水温度变化的基础上,确定了当前蓄水量下凝结水节流的可持续时间,并以某600 MW机组为例进行验证.结果表明:凝结水节流方案可使机组的变负荷速率提升一倍以上,且机组负荷越高,凝结水节流在相同的节流倍率条件下具备的可调能力越强.     

阀门的流量特性对系统瞬变流分析的影响

阀门在水利水电工程中应用广泛且型式多样,不同的流量特性影响设置阀门系统的瞬变流分析与控制。结合设置阀门的水库—有压管道—阀门系统,分别考虑具有典型流量特性的阀门,在分析相应过流特性的基础上,建立了阀门节点的水力模型,进一步结合压力管道瞬变流分析的特征线法,详细开展了阀门流量特性对系统瞬变流分析及其控制的影响。结果表明,对于有压输供水系统中设置的阀门,应在充分掌握阀门流量特性的基础上,开展必要的系统瞬变流分析及阀门的调节控制分析,以保证系统的安全稳定运行,同时也为工程阀门的选型提供了参考依据。     

节流式蒸汽调节阀的改进与性能计算

蒸汽调节阀由于长期处于小流量、大压差状态下,高速汽流对滑阀表面产生了严重的冲蚀,使其无法正常工作。对调节阀提出改进措施,在低负荷工况时采用了多级小孔降压的结构。给出了多级降压的计算方法,并通过数值计算得到了改进前后的流场分布。计算结果表明改进后的结构可大幅降低汽流速度并增大总压损失系数,改善了汽流的冲蚀作用,提高了蒸汽调节阀的安全可靠性。     

汽轮机斜孔腔蜂窝密封泄漏性能优化数值研究

蜂窝密封是目前汽轮机中最先进的密封方式,能够有效减少密封间隙同时显著提高转子的动力特性,蜂窝密封的结构创新和孔腔形状的几何优化是降低运行中泄漏率的有效途径。本文通过引入轴向倾斜角参数,提出了一种中心轴线与转轴轴线成一定角度的倾斜孔型蜂窝密封,利用Fluent软件模拟了不同孔腔几何形状的蜂窝密封的三维流场和压力分布,研究了几何参数对倾斜孔型蜂窝密封泄漏率的影响。结果表明：迎风倾斜孔型蜂窝密封与直孔型和斜齿迷宫密封相比,泄漏率有望显著降低,并探讨了轴向倾角对倾斜孔型蜂窝密封泄漏量的影响机理。     

改变阀门配汽特性降低主机轴承温度

某汽轮机厂生产的600MW超临界汽轮机组采用日本日立公司的H-5000M高压电液调节控制系统,机组的配汽特性为低负荷节流调节(单阀方式)和高负荷喷嘴调节(多阀方式);分析了主机轴承温度高的原因,提出了通过改变机组阀门配汽特性而降低1号轴承温度的办法,这对国内同类型机组出现的类似的问题有很好的借鉴作用。