蒸汽透平全三元粘性流动计算

介绍了用有限体积时间推进法进行以蒸汽为介质的蒸汽透平叶片排全三元粘性流场的计算方法。通过对某一实际蒸汽透平叶片排的计算，证明计算方法是成功的，计算程序是正确的。它可以用来详细分析蒸汽透平叶片的性能。     

蒸汽透平全三元粘性流场计算

介绍了用有限体积时间推进法进行以蒸汽为介质的蒸汽透平叶片排全三元粘性流场的计算方法。通过对某一实际蒸汽透平叶片排的计算,证明计算方法是成功的,计算程序是正确的。它可以用来详细分析蒸汽透平叶片的性能。     

用工程方法考虑流动损失的跨音速透平级全三元流场的计算

介绍了用时间推进法计算有流动损失的跨音速透平级全三元流场的计算方法,流动损失采用哈尔滨汽轮机厂提供的损失模型进行计算。对考虑流动损失与忽略流动损失的全三元流场计算结果进行了对比,发现考虑流动损失后反力度有一定的提高,速度三角形也有少量变化,说明考虑流动损失对于进一步改进透平级设计是必要的。本文提供的方法可供工程设计应用。     

大型汽轮机末级全三元跨音速流场的计算与分析

本文采用时间相关有限体积法编制了计算透平级中跨音速全三元流场的程序,并对引进的300MW汽轮机末级流场作了初步的计算。认为:随着计算机和计算技术的发展,采用全三元流场的计算方法将是今后计算、设计透平的发展方向。     

燃气透平第一级冷却空气系统流体的动力特性

将燃气透平冷却空气系统模化为由大量不同通流单元以串连或并联方式组成的复杂网络系统,采用有向图的关联矩阵描述了该复杂网络的结构特征;选用适当的试验关联式计算空气流经各通流单元的压力损失与换热量,并建立了冷却空气流动与换热特性的流量、压力和温度方程组;采用逐步简化冷却空气网络系统的方式,求解冷却空气系统内流量的分配;采用以改进并修正的高斯消去法为基础的一种稳定的大型稀疏矩阵线性方程组来求解冷却空气系统内空气的压力与温度分布;在此基础上,编制出冷却空气系统流动特性的通用计算程序,并对某燃气透平第一级冷却空气系统特性进行了计算与分析,结果表明:第一级静叶与动叶的冷却空气消耗量分别占空气流量的3.97%和2.88%,与文献报道的同类型机组(西门子V94.3)的数值接近.     

某型两级涡轮流场数值模拟

应用三维粘性流计算程序对某型两级涡轮进行了数值模拟,该程序采用具有TVD性质的三阶精度Godunov格式,湍流模型为B-L代数模型。计算中考虑了变比热的影响。结果分析表明,由于该涡轮是采用考虑损失的S2流面及单列粘性流计算设计的,没能很好地反映气流角的匹配问题,因此在第二级静叶中存在较大的正攻角,这使得第二级静叶采用后部加载叶型的作用不大,没有达到减少二次流损失的目的,因此,在气动设计中进行多级粘性流的匹配计算是必要的。     

燃气透平叶片冲蚀的数值模拟与试验研究的发展

综述了近年来燃气透平叶片冲蚀数值模拟与试验研究的进展情况,包括气固两相流场模型与求解方法的发展以及最新的试验成果,指出存在的问题及今后研究方向,文中内容对于进一步研究,进而控制冲蚀这一直接影响燃气透平叶片寿命乃至安全性的工程问题,具有参考价值。     

多级透平三维无粘流场数值诊断方法研究

通过求解三维Ｅｕｌｅｒ方程,并采用“混合平面”法处理动、静叶列间的参数传递和相互干扰问题,对多级透平内部三维无粘流场进行数值诊断。数值算例结果表明,该方法能够较为准确地预测出透平级的总性能参数及内部流场结构,对工程设计核算具有一定的意义。     

叶片弯曲对跨音速涡轮叶栅流场的影响

对均匀加载叶型所构成的直叶栅及不同弯角所构成的弯叶栅流场进行了数值模拟。研究了弯叶片作用下型面压力分布、马赫数等值线及叶片表面压力分布的改变,同时考察了叶片弯曲对马蹄涡及通道涡生成位置的影响。叶片正变后有助于减少端壁处的横向压力梯度,削弱端壁二次流动;另外叶片正弯后会使马蹄涡起始分离点位置向流道中间偏移,促使通道涡提早发生。本文所选用的差分格式为具有ＴＶＤ性质的三阶精度的Ｇｏｄｕｎｏｖ格式,湍流模型为修正后的Ｂ－Ｌ代数模型。     

超微燃气透平非接触式密封的三维CFD数值分析

提出将螺旋密封应用于超微燃气透平气体介质密封.采用三维CFD数值计算方法分析了微尺度下无密封齿、迷宫密封和螺旋密封的泄漏规律及流场规律.结果表明:微尺度下迷宫密封最优齿数的存在与进、出口压比和密封间隙有关,而齿形对密封性能的影响没有宏观尺度下明显.在小压比下,密封轴转速对螺旋密封性能的提高明显,其泄漏减少量最高可达19.3%,因此螺旋密封显然优于迷宫密封和无密封齿;在大压比下,螺旋密封与迷宫密封的效果相当,均优于无密封齿.当压比为2时,迷宫密封的泄漏率比无密封齿降低27.1%.     

混流式水轮机全流道三维非定常流场数值模拟

基于三维时均N-S方程和RNGk-ε双方程湍流模型,采用滑移网格模型进行了混流式水轮机全流道动静干扰的三维非定常湍流计算,捕捉了水轮机各过流部件内复杂湍流场分布和尾水管内涡旋结构等流动信息随时间的变化情况.计算结果表明,水轮机中的水流处于复杂的湍流运动状态,随时间推移变化剧烈,计算结果更接近实际流场分布.     

燃气轮机环形燃烧室内燃烧流动的数值模拟

对一个复杂的GE—F101型工业燃气轮机环形燃烧室，采用Reynolds应力湍流模型(RSM)、EBU—Arrhenius湍流燃烧模型和六通量热辐射模型描述其燃烧流动，应用FLUENT软件进行了三维化学反应流场的数值模拟研究。研究结果表明：旋流和燃料进口射流对燃烧室流内温度和流场分布有着重要的影响；利用数值手段得到燃烧室出口的温度分布以判断其能否满足透平叶片进口温度的要求是可行的；燃烧室工作压强对出口的NO分布有着重要影响。在燃用气体燃料时，燃气轮机的NO排放主要来自于热NO，瞬时NO只占很小一部分。图11参6     

燃气涡轮机导片与转子叶片交互作用的非定常流场数值模拟

采用ICEM-CFD软件建构O-H网格系统,分别模拟两种不同的涡轮导片及转子叶片间隙在转动效应下流场结构.模拟的数据与实验值做比较后,发现本研究在涡轮导片及转子叶片流场预测上,已能有效预测流场的边界层流、分离流的发展以及导角叶片与转子叶片间的多震波的流场现象,另外亦能针对涡轮叶片压力总损失及轮机效率加以分析,为涡轮机的改进设计和优化提供了理论依据.     

蒸汽轮机抽汽口流场的数值模拟

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口(从通流部分到抽汽管)的流场进行了研究,给出了流场模拟的数学模型及其解法。详细描述了从通流部分到抽汽管的各段内流场的结构。指出：由于抽汽的影响,在通流部分外径处抽汽缝进口前壁的位置形成了一个惯性涡区,相对于抽汽道其它部分来说,该旋涡区所造成的流动损失最大;在通流部分不但出现了参数的径向不均匀分布,也出现了参数的周向不均匀分布;集气室内形成了一对旋转方向相反的螺旋涡,并将计算结果与实验结果进行了比较。     

加装导流装置的凝汽器喉部流场的三维数值模拟

针对凝汽器喉部布置低压加热器而导致喉部出口流场的不均匀现象,采用模型并结合壁面函数法,利用SIMPLEC算法编程,对某300 MW汽轮机凝汽器喉部加装导流装置前、后的流场进行了三维数值模拟和对比分析.结果表明:加装导流装置前.内置式低压加热器使凝汽器喉部出口流场的分布具有不均匀性;加装导流装置后,喉部出口流场的分布趋于均匀.通过数值模拟,给出了加装导流装置的最佳方案.汽轮机的实际运行情况表明:加装导流装置后,提高了凝汽器的真空,从而改善了汽轮机运行的经济性,达到了节能降耗的目的.     

燃气轮机燃烧室流场数值计算研究及分析

对燃气轮机逆流式环形燃烧室,热态三维流场的数值模拟问题进行了研究,建立了三维计算模型,生成了数值计算网格。数值模拟研究表明,改变燃烧室的几个结构参数,可以得到更加合理的流场。通过对关键截面的流动分析,可以判断燃烧室设计的合理性,为进一步优化燃烧室结构设计、改善流场奠定了基础。     

舰用燃气轮机排气蜗壳流场数值模拟

基于Ｎ－Ｓ方程和ｋ－ε湍流模型,进行了两种排气蜗壳的流场数值模拟,通过分析压力损失和流场状况给出排气蜗壳的性能评价。     

1.2MW风力机整机流场的数值模拟

建立1.2 MW风力机三维模型并进行了数值模拟,基于Simple算法,采用SSTk-ε湍流模型,结合有限体积法对控制方程进行离散,并分析了其不同截面上的压力、速度及湍动能对风力机输出功率的影响.结果表明：叶片旋转与塔架的相互干扰引起风力机气动参数的变化,减小了风力机获得的转矩,导致风力机输出功率减小;塔架对风力机风场产生重要影响,导致塔架后方的湍动能变大,叶片中心涡、附着涡对风力机流场区域的影响较小;风轮和整机对风力机后方几百米区域的速度场产生影响,但速度场受整机影响的区域小于风轮的影响.     

旋转气冷涡轮流场的数值模拟

应用数值计算的方法,对采用气膜冷却的涡轮叶片在静止和旋转状态下的流场进行数值模拟,研究涡轮叶片在静止和旋转状态下冷却射流和主流的掺混流场结构.结果表明:涡轮叶片压力面极限流线在静止和旋转两种工况下的区别比较明显.旋转使得马蹄涡的尺度有所加强.压力面和吸力面侧都存在明显的反向涡对结构;在吸力面,反向涡对的对称性比压力面的好;反向涡对随着下游距离的增大逐渐减弱,同时旋转使得掺混流场的轨迹有向叶片径向偏转的趋势.旋转工况下涡轮压力面侧反向涡对的衰减速度和程度变化明显,吸力面侧涡对的涡心位置更靠近叶片壁面,涡的影响区域也较小.