异形孔气膜在近壁涡流中的鲁棒性分析

在平板射流模型中,利用涡流发生器模拟叶栅流场中复杂的近壁涡流动结构,通过面平均冷却效率和气膜有效覆盖比的变化情况,研究扇形孔和猫耳孔在近壁涡流环境中的鲁棒性。结果表明：流向涡在气膜孔下游与反肾形涡掺混,抬升反肾形涡,造成气膜冷却效率降低;猫耳孔的反肾形涡更加稳定,不容易被流向涡卷起;吹风比为1.0～2.0时,扇形孔面平均冷却效率下降9.3%～12.9%,猫耳孔面平均冷却效率下降1.0%～2.7%;扇形孔气膜有效覆盖比下降14.2%～29.0%,猫耳孔气膜有效覆盖比下降1.9%～4.6%。在含涡流的复杂流动环境中,猫耳孔具有更好的鲁棒性。     

扇形孔出口宽度对气膜冷却效率影响

数值模拟了不同出口宽度的扇形孔射流在不同吹风比下的气膜冷却效率,侧重于分析涡流结构和涡量对冷却效率的影响。结果表明,出口宽度增大不但减小了涡量,还改变了涡流方向。出口宽度增大到2.5倍入口直径时,孔中心下游冷气流线由燃气指向壁面,有效改进冷气贴附性。气膜孔出口宽度越大,冷却效率越大。随着吹风比的增加,气膜孔出口宽度对冷却效率影响越明显。     

姊妹孔与单入双出孔平板气膜冷却效率的数值模拟

采用Fluent分离隐式求解器进行稳态计算,在吹风比为0.5、1.0、1.5和2.0的情况下,采用Realizable k-ε湍流模型对圆柱孔、单入双出孔和姊妹孔平板气膜冷却进行数值模拟,讨论不同孔形平板主流方向和平板横向的冷却效率以及流场变化.结果表明:主流方向在近孔区域姊妹孔冷却效率高于单入双出孔,且随着吹风比的增大优势更加明显,但是由于射流贴附壁面较早,射流与主流掺混引起动量损失,到远孔区域以后,姊妹孔冷却效率稍微下降,低于单入双出孔;姊妹孔平板横向近孔区域的气膜层分布较均匀,单入双出孔远孔区域由于主孔与次孔射流速度差引起气膜层偏移,导致平板一侧冷却效果好,另一侧冷却效果欠佳;吹风比较小时单入双出孔冷却效果较佳,大吹风比下姊妹孔优势明显.     

气膜孔布置对旋流双层壁结构流动传热特性影响研究

为了研究气膜孔复合角和孔排布方式对冲击诱导旋流气膜双层壁冷却流动与耦合传热的影响,采用流固耦合的数值计算方法,对不同吹风比下4种气膜孔复合角的综合冷却效率和射流流动结构进行了详细研究,同时研究了两种气膜孔排布方式对旋流双层壁结构流动和传热的影响,揭示了4种气膜孔复合角θ下射流空间旋涡的形成、发展和演化过程,并对比分析了不同吹风比下4种气膜孔复合角对面积平均综合冷却效率和总压损失系数的影响。结果表明：气膜孔排布方式不同时,气膜孔复合角对综合冷却效率的影响相差较大。吹风比为1.0时,单旋流交错排布方式下增大气膜孔复合角可以有效提高射流的展向覆盖范围,从而提高综合冷却效率,θ=30°时的面积平均综合冷却效率比θ=0°时高约14.22%;双旋流交错排布时θ=30°比θ=0°时的面积综合冷却效率提高约4.58%。吹风比增加到2.0时,由于射流穿透主流吹离了冷却壁面,降低了气膜保护效果,使得冷却壁面均匀性变差,并且双旋流交错排布时尤为明显。随着吹风比的增加,两种气膜孔排布方式的总压损失系数均呈指数形式增加。     

不同形状气膜孔对气膜冷却效果的影响

采用RNGk-ε湍流模型对扇形角(锥形角)γ为30°的垂直扇形气膜冷却单孔射流流场下游的流动和传热特性进行了详细的数值模拟,并将沿程方向的速度分布、相同吹风比下的冷却效率与相同条件下圆孔射流的计算结果进行了比较分析。结果表明:射流轨迹对横向主气流的影响主要集中在射流发生弯曲直至与主气流平行的区域内;喷孔为圆孔时,吹风比越小,射流中心线越靠近壁面,其冷却效率越好;吹风比相同,扇形喷孔的冷却效率高于圆孔的冷却效率;扇形孔的冷却效率并不随吹风比的变化而单调变化,而是在吹风比为1.0时存在最佳值。图7参10     

基于模态分析的非定常气膜冷却数值研究

为了研究非定常气膜冷却的强化冷却机理,利用大涡模拟对非定常圆孔气膜冷却进行数值模拟,研究了4种不同脉动频率下(St=0,0.2,0.3,0.5)的涡结构与气膜冷却效率,并利用动态模态分解对计算结果进行分析,研究流场与换热的耦合机理。结果表明：脉动频率对非定常射流气膜冷却效率的影响较大,当St=0.2时气膜冷却效率与稳态射流相似,当St=0.3时气膜冷却效率比稳态高,而当St=0.5时气膜冷却效率反而会降低;当St=0.3时非定常射流能抑制下游发卡涡的生成并加速其破碎,从而提高气膜冷却效率;射流脉动产生了很多次生涡结构,这些涡结构促进了在流向方向上射流与主流的掺混,但是抑制了展向上的射流与主流掺混。     

吹风比与湍流度对涡轮叶片压力面气膜冷却影响的实验研究

为研究不同吹风比下主流湍流度对涡轮导叶气膜冷却的影响,采用可进行全表面换热特性参数测量的瞬态液晶传热测量技术,获得了叶片压力面侧圆柱形孔排气膜绝热有效度和表面传热系数比的全表面分布数据。结果表明:吹风比的变化对气膜绝热有效度影响显著,随着吹风比的增大,相同主流湍流度下的气膜绝热有效度明显下降,然而吹风比的增大仅对气膜孔附近区域的对流传热系数比有一定的提升作用;随着主流的湍流度增加,强化了主流和二次流的掺混,导致二次流温度快速接近主流温度,气膜射流在叶片压力面的覆盖范围变窄,绝热气膜有效度降低;由于高湍流度下的光滑叶片对流传热系数显著提高,造成对流传热系数比随着主流湍流度的增大而减小。     

平板气膜冷却孔下游湍流场的试验研究

利用二维粒子图像测速（PIV）技术,在吹风比为0.5和1.0、雷诺数为480时,对平板直冷却孔和弯曲冷却孔下游湍流场的流动结构进行了测量,得到了中心截面及射流下游4个流向横截面上的平均速度、涡量分布以及烟雾显示照片,并分析了弯曲冷却孔通道对下游涡结构沿流向演化过程的影响.结果表明：冷却孔射流具有较低的射流轨迹,可以增强气膜的贴附效果,有利于提高冷却效率;弯曲冷却孔能为气膜提供较强的横向动量,使其具有较高的横向扩展能力,从而改善气膜的侧向覆盖效果.     

冲角和孔排间距对端壁气膜冷却效率的影响

燃气轮机在变工况运转时透平叶栅和级的特性对燃机总体性能影响极大,而叶栅端壁气膜冷却效率是关键因素。为了提高端壁气膜冷却效率,通过优化气膜孔间距排列的方法,在叶栅端壁20%、50%、90%轴向弦长处和距前缘-10%轴向弦长端壁处布置单排带复合角度的圆柱形气膜冷却孔,运用CFD(计算流体动力学)方法对冲角(10°、0°、-10°)在不同吹风比(1、1.5、2)条件下端壁气膜冷却效率进行对比分析。结果表明:采用气膜孔非等距排列方式能有效缓解因横向压力梯度变化引起的马蹄涡在压力侧的阻隔作用,压力侧冷却效率较高;高吹风比的冷却射流会出现抛射冷却,能有效抑制冷却射流脱离壁面,壁面平均冷却效率提高;主流正冲角有利于提高端壁吸力侧气膜冷却效率,压力侧变化不大。     

气膜冷却共轭传热性能对CMAS颗粒沉积规律影响研究

基于颗粒速度、温度、粘度和组分之间的函数关系以及与壁面的碰撞、反弹、粘附和去除机制,建立了CMAS(CaO MgO Al2O3 SiO2)颗粒在涡轮叶片表面沉积的数学模型,研究了不同吹风比0≤M≤2和粒径下气膜冷却共轭传热性能对气膜冷却有效度、CMAS沉积效率和沉积规律的影响规律。结果表明：当吹风比为0≤M≤2时考虑共轭传热的平均气膜冷却有效度随吹风比非线性增大,M>1.5时气膜孔下游出现明显的对转涡对和冷却剂射流分离;气膜孔出口存在被CMAS堵塞的潜在风险,小吹风比时气膜孔被严重堵塞,大吹风比时气膜孔间以及下游气膜覆盖间隙处形成典型的扇形周期性沉积“犁沟”,CMAS沉积效率随吹风比的增大而减小;分析工况下,随着粒径增大沉积效率显著降低,粒径为4 μm时沉积效率最大,可达28.5%。     

风力发电在渭河堤防工程的开发展望

渭河横贯关中腹地,风力资源丰富,风能是一种环保的可再生能源。渭河堤防全线贯通,为开发利用河道风力优势提供了方便。发挥渭河流域河道堤防潜能,建立风力发电场,将风能转化为电能,可提升河道的经济能效,美化沿岸环境,促进周边城市的旅游发展和经济发展。     

Studies on the effect of temperature of the electrolytes on the rate of production of hydrogen

In this technical note, the electrolysis of a synthetic alkaline electrolyte was carried out at different temperatures varying between 10°C and 80°C and the effect of temperature on the rate of hydrogen production was studied. It was found that at a higher temperature of the electrolyte the rate of production of hydrogen was higher. However, the rise in the efficiency of the production of hydrogen was not significant at higher temperatures.     

凝汽器有缺陷对循环水系统经济运行方式的影响

以热力系统变工况为基础建立了凝汽器真空的变化对机组运行经济性影响的数学模型，研究了凝汽器存在缺陷对开式循环水系统优化结果的影响。对具有两台循环水泵的300MW凝汽机组计算表明，凝汽器存在缺陷导致其传热系数降低时，双泵运行比单泵运行更经济的临界负荷也随之降低。这一结论对指导循环水系统的经济运行具有一定的理论和实际意义。     

粗糙度对压气机叶栅性能影响研究

受工作环境的影响,空气中的杂质进入到压气机内部,这些杂质冲击压气机部件表面造成壁面粗糙度增加,严重时会造成叶片损伤,严重影响压气机的安全稳定运行。为了分析粗糙度造成压气机性能衰退的气动原因,首先需要研究粗糙度对叶栅性能的影响。选择某双弧形压气机叶栅作为研究对象,首次使用一种多控制点叶型型线变化的方法模拟二维粗糙叶片表面,从而实现粗糙叶片的物理模型体现。数值模拟计算过程中避开了传统的、经验式的壁面函数方程,提高了数值模拟对于粗糙表面的计算精度。研究了不同粗糙度以及不同粗糙位置条件下叶栅各方面的损失变化。研究结果表明：当叶栅表面完全粗糙时,尾迹损失值较光滑叶栅升高33%;叶背前缘20%位置的粗糙度对叶栅性能影响最大。     

“U”型井开发煤层气适应性研究

国内外煤层气研究成果和生产实践证明,需要不同类型的钻井开发煤阶、含气量、含水量等关键参数相异的煤层,以实现煤层气产能最大化。作为一个新的钻井类型,研究"U"型井适合钻探的煤层类型对于提高其产能,实现中国煤层气产业化至关重要。为此,选取沁水、鄂尔多斯盆地等中、高煤阶盆地,根据其地质资料及煤层气生产资料,从煤阶、煤层厚度、煤割理与钻进方向关系、含水量、煤层倾角等方面阐述了"U"型井钻井适应性,认为低煤阶煤层因硬度、密度低,采用"U"型井钻探容易引起坍塌;"U"型井采用两井连通、地质导向、远距离穿针等新技术,而厚煤层在有效使用这些技术的同时,更容易实现在煤层中钻进;"U"型井具有水平井和直井两个井口,可以更有效排出高含水煤层中的承压水,同时也可利用煤层坡度,将直井设置在煤层下倾方向,利用重力排水采气;"U"型井中的水平井具有方向性,垂直于面割理方向钻进可以获得较大产能。以上研究成果表明:"U"型井可以有效开发割理发育、具一定倾角、高含水的中高煤阶厚储层。该研究成果为"U"型井高效开采煤层气指明了方向。     

叶顶间隙对离心式压气机效率的影响研究

针对涡轮增压器压气机的叶顶间隙进行数值模拟计算,探究其对压气机效率损失的影响。研究结果表明:在均匀叶顶间隙下,随着叶顶间隙的增大,压气机的效率随之降低;在恒定转速下,随着压气机稳定流量的增加,叶顶间隙变化引起的效率衰减量逐渐增加;在恒定流量下,随着压气机转速的增加,叶顶间隙的变化引起的效率损失逐渐减小;在变叶顶间隙下,叶轮出口叶顶间隙的减小可以使压气机效率得到明显的改善。     

可再生能源电厂并网对地区电网的影响

生物质能发电、风电、水电等可再生能源机组的并网将改变地区原有的电力系统的特性.文章从地区电网的动态稳定性、供电可靠性、调度运行、网供负荷预测、电能质量等方面就可再生能源电厂并网对地区电网的影响进行了分析,对如何消除不利影响,实现电网安全、稳定、经济地运行,提出了一些对策.     

上风向山头对风电机组的安全性影响研究

  目的  由于生态保护和风场边界等条件的限制,有些机位点的主风向方向存在明显山头障碍物遮挡,影响了机组的发电量和安全性能,文章旨在研究减小山头对机组影响的方法。  方法  基于STAR-CCM+软件平台对主风向上有山头遮挡的机位点附近地形进行了数值模拟,分析了扇区管理、提高轮毂高度、地形修整等方法对机组的安全影响。  结果  结果表明:扇区管理、提高轮毂高度和地形修整都能改善风机的安全性。但在该项目中,采用双平台的地形修整的方法对改善风机安全性更加有效。  结论  分析结果可为如何降低来风方向的山头对风机的影响提供方法参考。     

管束模块位置对凝汽器性能影响的研究

采用数值模拟方法研究了某双管束模块凝汽器壳侧的蒸汽流动、传热情况,定量分析、比较了不同管束模块布置位置对于凝汽器性能的影响。结果表明将管束模块对称地布置于凝汽器中心位置时,凝汽器性能并非最佳,将管束模块往壳壁方向稍做偏移可能会获得较低的凝汽器压力。论文工作为凝汽器的工程设计提供有益的思路和参考。