单炉膛双切圆锅炉炉内空气动力场的数值模拟

采用计算流体力学软件PHOENICS,选择合理的数学模型,对某一台单炉膛双切圆锅炉炉内的空气动力场进行数值模拟研究,着重研究了下、中、上层燃烧器区域喷口截面上的速度矢量分布。计算结果表明:由于燃烧器布置在前后墙,使得燃烧器喷口连线成矩形,从而使得炉内气流流场均为椭圆形,且椭圆的长轴沿炉膛高度方向不断变化;在燃烧器区域的中下部,Y方向的气流旋转直径沿炉膛高度方向减小,两侧墙处的气流贴壁现象沿炉膛高度方向逐渐消失;但沿炉膛高度方向在燃烧器喷口截面前后墙处,均有气流刷壁现象存在,从而在热态运行时,在前后墙处易出现高温腐蚀和水冷壁结渣现象;炉内左右旋转气流的速度分布对称度较好。改变燃烧器投运方式,上部燃烧器区域的气相流速度分布规律有所不同,炉内热负荷分布情况也不同,相比较而言,原始投运方式较优。     

气吹式灭弧室喷口中动态气流场的数值计算

本文从流体力学中的质量连续、动量、能量基本方程组出发,采用特征线法对压气式灭弧室气缸内及喷口内的气动参数进行了计算,对灭弧室在一次动作过程中喷口内气体流动情况得到了一维的详细结构,分析了喷口中流动情况的影响因素。可以看出,反压喷口中的激波出现的位置有重要影响,同时对气流速度、气体温度也具有很大的影响;基压对激波出现的位置影响很小。喷口形状对激波出现的位置、气流速度和气体温度均有影响,因而在开关设计中企求设计出无激波存在的喷口。在一次动作过程中上游气缸内压力的理论计算值与实验值能较好地吻合。     

电除尘器阴极阻流板优化设计

为得到阴极阻流板的最佳形状和气流速度,对加装阴极阻流板后电场通道内的气流进行模拟。使用Gambit软件建立计算模型,利用Fluent软件计算得到电除尘器电场通道的气流速度分布。模拟及计算结果表明:加装阴极阻流板,能在电晕线附近形成低流速区,利于阴极收尘;加装管状阻流板时气流分布相对较好;阻流板形状一定时,降低烟气流速利于改善气流分布。     

SF_6高压断路器开断特性计算机辅助分析

本文着重介绍用于计算分析灭弧室内电场分布、喷口内气流特性、压气缸内气压特性及分闸速度特性,以及电流过零后弧隙介质恢复特性等目前高压S(F_6)断路器新技术开发基础的三套计算机软件的理论基础。在本文的实际应用中,利用这三套计算机分析软件成功地完成了220kV瓷柱式S(F_6)断路器引进技术采用国产电容器时绝缘耐压不够的问题,以及OFPI 220kV瓷柱式S(F_6)断路器引进技术的改进,实现了取消并联电容后50kA短路电流开断条件下的成功开断。     

喷口结构对超高压SF_6断路器压力特性的影响

为有效控制喷口区域气流运动,提高高压开关开断能力,以550kV单断口超高压SF6断路器为研究对象,提出不同喷口气流管道流动结构,采用有限体积法对灭弧室内冷气流流动进行数值模拟。通过对比分析断口区域不同压力观测点的压力分布,得到喷口上下游压力差的定量描述,以反映开断过程中喷口气流的流动行为。仿真结果表明,喷口长度和型面结...     

气流流路对高压SF_6断路器介质强度混沌影响

高压SF6断路器的开断性能主要取决于灭弧室内的介质恢复能力。开断过程中,气流在可变流路中呈跨音速流动,将不可避免地产生湍流与激波,气流参数变化存在混沌特征,且灭弧室内部各气流参数在毫秒级时间与毫米级空间内气流运动行为复杂多变。采用有限体积法对550k V单断口高压SF6断路器开断容性小电流情况下的气流场进行数值求解,通过改变喷口长度及型面可调控气流流路,改变气流参数时空行为;采用有限元法得到灭弧室内电场分析;基于流注理论得到不同喷口结构下灭弧室内的介质恢复特性。由于断路器开断过程中介质强度恢复存在混沌,影响断路器的开断性能,通过改变喷口气流流路可以有效调控断路器内气流参数的混沌特性,以增强介质恢复能力,提高开断性能。     

SF6自能膨胀式断路器开断大电流过程的数值模拟与分析

在建立喷口电弧与喷口烧蚀蒸气相互作用的数学模型基础上,应用有限元方法数值模拟了SF6自能膨胀式断路器开断大电流的过程,计算并分析介质恢复过程.研究结果表明:膨胀室内压力的建立与燃弧过程密切相关,第二个电流半波的燃弧过程,对压力的影响较第一个电弧电流半波的大,是压力建立的关键过程.电流过零后灭弧室气流特性主要为:由于膨胀室内气流的作用,喷口喉部内形成一滞止区,弧隙间的温度迅速下降,喷口下游气流逐渐发展成超音速流.介质强度恢复特性表现为迅速上升的过程,而后为缓慢上升的过程;开断电流减小,介质强度恢复的速度快,介质强度高.     

窄环隙内层流脉动流动特性分析

为分析脉动流动状态下的热工水力特性,通过建立数学模型,对窄环隙流道内的层流脉动流动特性进行分析。研究结果表明,脉动流对环隙内速度及相位差径向分布有较大影响。当脉动频率较小时,窄环隙内的速度径向分布与稳定流动相同,相位差在整个流道截面为恒定值;随着脉动频率增大,速度径向分布出现"环状效应",相位差沿径向呈现近似抛物线型分布;且脉动频率及流动尺寸越大、或流体粘性越小,脉动对速度及相位差的径向分布影响越明显,而脉动振幅变化对速度及相位差的径向分布没有影响。     

喷口型面及尺寸对SF6高压断路器介质强度恢复特性的影响

SF6高压断路器的喷口对断路器开断过程中吹弧气体的流动特性起着控制作用,从而成为灭弧室的心脏。该文以252 kV SF6断路器为研究对象,研究了改变喷口喉部下游仰角、长度对灭弧室吹弧气体流动特性、介质强度恢复特性的影响;应用激波理论和拉伐尔喷口中流速与截面比的关系,研究了局部"放-收"型面及2段型面对吹弧气体的控制作用及对介质强度恢复速度的影响;比较了在不同的喷口尺寸及型面下介质强度的恢复速度,得出喷口下游的型面对开断过程中介质强度恢复速度影响显著的结论。这对SF6高压断路器喷口的优化设计及灭弧室小型化设计具有重要的实际意义。     

压气式灭弧室空载气流场计算及试验研究

采用Phoenics软件对压气式灭弧室内空载气流场进行了仿真计算,分析了灭弧室内气体压力、速度及马赫数的变化,得出喷口形状对灭弧室内气流流动的控制作用。本文还进行了实际断路器的空载压力测量试验研究,试验结果与计算结果相吻合,验证了计算结果的正确性。     

SF_6/N_2混合气体灭弧室中气流特性的计算分析

以能量平衡方程为基础,建立了分析压气式SF_6断路器灭弧室喷口气流场的数学模型,在不同比例的SF_6/N_2混合气体条件下,对上游区(压气缸)气体压力和温度以及喷口喉道内的气流量进行了数值计算,通过改变混合比、基压、喷口直径和下游扩张角等参数进行大量计算,最终达到了混合气体条件下产生及维持与纯SF_6气体接近或相同的SF_6质量流量的目的,以确保所需的灭弧能力,     

Calculation of transient puffer pressure rise takes mechanical compression, nozzle ablation, and arc energy into consideration

Thermal puffer-type gas circuit breaker (GCB) has a high dielectric and current interruption capability. In order to design a good thermal puffer GCB, it is important to know the blast pressure for arc cooling. Although pressure calculation programs have been developed and used for design work, the basic characteristics, such as contribution of nozzle ablation gas to puffer pressure rise, amount of back flow gas to puffer chamber, and pressure distribution along gas passages during current interruption, are not well known. In this paper, pressure rise, mass flow, and temperature calculations were carried out using a new calculation model, which takes mechanical compression by puffer piston, nozzle ablation in the nozzle throat and arc energy into consideration. By analysis of the calculation results, we found the pressure rise mechanism is as follows. While fixed contact located in the divergent part of nozzle, all of the ablation gas generated from the nozzle wall cannot be exhausted from the nozzle and it leads to high-pressure generation in the nozzle throat. This pressure causes transfer of hot ablation gas back to the puffer chamber via gas passage. The puffer pressure increases thermally due to temperature rise by this mechanism. At a longer arcing time, as high puffer pressure was already established in the puffer chamber, the nozzle ablation gas cannot flow back to the puffer chamber. Besides as mass flow through nozzle is limited by low gas density, the puffer pressure rise is obtained by the mechanical compression of puffer piston.     

ELFSL4-2型断路器灭弧室气流场分布计算及分析

根据热力学和等熵流理论,开发出相应的数值计算方法和程序,对ELFSL4—2型断路器灭弧室开断过程中上游气缸压力,温度和喷口气流量进行了计算,同时还计算出电流过零时气压、流速、温度等参数沿喷口轴向的空间分布值。结果显示,该灭弧室较好地利用了电弧阻塞效应,因此具有良好的灭弧能力。     

短路开断 SF_6 断路器灭弧室内热气流场数值分析

采用ＦＬＩＣ法计算了短路开断时ＳＦ６断路器灭弧室内热气流流场的分布，较好地模拟了灭弧室内的移动部件在开断过程中的移动情况和电弧电流的变化特性，分析了电弧与气流的相互作用情况，说明了电弧阻塞效应对气流特性的影响。     

不同结构微小音速喷嘴的数值模拟与特性对比

为了降低加工水平对微小音速喷嘴性能的限制,提出了收缩喷嘴、扩散喷嘴和圆锥形文丘里喷嘴 3 种非标准音速喷嘴 结构,并分析形状结构对 3 种喷嘴流动特性的影响。 选取喷嘴喉径为 0. 03~ 0. 12 mm,分别对其内部流场进行数值仿真,并分析 收缩段、喉部和扩散段的几何结构对喷嘴流动特性的影响,最后对比了喷嘴的流动特性。 研究发现,扩散喷嘴的流出系数和临 界背压比较优,且该类喷嘴加工难度最小。 此外,喉径和喉部长度对喷嘴流动特性的影响最大,喉径越大,喉部长度越小,喷嘴 流动特性越好。 这为后续微小喷嘴的研制提供一定的借鉴。     

基于真实气体模型的SF6断路器中冷态气流场特性的仿真分析

准确地计算灭弧室内气流场特性对于SF6断路器优化设计有重要意义。基于真实气体模型(user-defined real gas model,UDRGM),运用线性插值与UDRGM相结合的方法来导入SF6的气体属性,并与流场控制方程组联合求解,研究了SF6断路器简化灭弧室冷态气流场的特性规律。通过分析监测点处的物理量发现,触头分开过程中,灭弧室内整体压力差不断增加,气体密度分布主要取决于气压的变化;在喷口区域,气压最大值出现在动触头端部中心位置,各监测点处的气压与马赫数受触头位置的影响较大,当触头运动到监测点时,马赫数与气压会发生跃变,而喷口内部两触头间的气压变化梯度却很小。结果表明,基于UDRGM建立的SF6断路器冷态气流场分析新方法可有效地提高计算精度,也为热态气流场的研究提供了基础。     

基于CFX的喷嘴喷针流道的水力优化

本文利用CFX技术软件对冲击式水轮机的喷嘴与喷针流道进行了数值模拟和计算,分别得到其流场内的速度与压力分布关系以及流动损失情况,最终优化出最优的喷嘴喷针几何流道形状.     

炉内喷钙输送特性的工程试验研究

为了研究炉内喷钙气力输送气固两相流的输送特性,对实际的工业气力输送系统进行1∶1实验台改造。首先进行了系统的耗气量与输送量的特性试验;然后进行了系统的固气比与耗气量、输送量和总压的特性试验;最后考察了喷嘴位置对总压、输送量的影响。实验研究表明:炉内喷钙气力输送流动模式以稀相输送为主,表观气速约为12~15 m/s;输送量和耗气量的特性曲线与总压和固气比的特性曲线,有相似趋势,在开始时线性增加,然后趋势逐步变得平缓;喷嘴位置存在最佳值32 mm。研究结果对炉内喷钙气力输送系统的工程设计、运行和理论研究提供依据并具有指导作用。     

6FA燃机DLN2.6燃烧系统燃烧特性分析

分析了DLN2.6燃烧系统的结构特点以及运行模式,并对燃烧调整过程记录的数据进行分析,得到如下结论：对于DLN2.6燃烧系统,控制系统中PM split数值与实际燃料流量分配值不是同一个概念,PM1 split会影响PM1、PM3以及PM2喷嘴流量;PM3 split会影响PM3、PM2喷嘴流量。在预混模式运行过程中,局部燃空比较高的喷嘴对燃气轮机污染物排放以及压力脉动指标影响显著,影响程度随着负荷的变化而改变。在调整过程中某个燃烧器压力脉动值异常增加应考虑喷嘴通流状态是否异常。     

Effect of Channel Geometry and Properties of a Vapor–Gas Mixture on Volume Condensation in a Flow through a Nozzle

A method of direct numerical solution of the kinetic equation for the droplet size distribution function was used for the numerical investigation of volume condensation in a supersonic vapor–gas flow. Distributions of temperature for the gas phase and droplets, degree of supersaturation, pressure, fraction of droplets by weight, the number of droplets per unit mass, and of the nucleation rate along the channel were determined. The influence of nozzle geometry, mixture composition, and temperature dependence of the mixture properties on the investigated process was evaluated. It has been found that the nozzle divergence angle determines the vapor–gas mixture expansion rate: an increase in the divergence angle enhances the temperature decrease rate and the supersaturation degree raise rate. With an increase or decrease in the partial pressure of incondensable gas, the droplet temperature approaches the gas phase temperature or the saturation temperature at the partial gas pressure, respectively. A considerable effect of the temperature dependence of the liquid surface tension and properties on gas phase parameters and the integral characteristics of condensation aerosol was revealed. However, the difference in results obtained with or without considering the temperature dependence of evaporation heat is negligible. The predictions are compared with experimental data of other investigations for two mixtures: a mixture of heavy water vapor with nitrogen (incondensable gas) or n-nonane vapor with nitrogen. The predictions agree quite well qualitatively and quantitatively with the experiment. The comparison of the predictions with numerical results from other publications obtained using the method of moments demonstrates the usefulness of the direct numerical solution method and the method of moments in a wide range of input data.