大型抽蓄机组水导轴承润滑油系统动态特性及甩油溢油应对策略

水导轴承润滑油系统甩油溢油现象在抽蓄机组运行中频发,显著影响了机组的安全稳定性和电站的运行环境。借助CFD数值模拟技术和VOF多相流模拟方法,探究了抽蓄机组抽水模式下水导轴承润滑油系统在多油位工况内部流动的动态特性。结果表明,低油位工况下系统流动循环形成更快,过渡过程流态稳定且油位较低,因此甩油现象更轻微,但过低油位可能导致不利于油温的控制;高油位工况下,流动前期甩油溢油现象多发生于旋转油盆毕托管侧附近,流动后期多发生于毕托管另一侧;通过对毕托管外壁改型优化的方法较传统的增大毕托管管径方法对甩油溢油现象抑制更加有效。结果为探究抽蓄机组水导轴承润滑油系统出现的甩油溢油现象机理与提出有效应对策略提供了理论基础和工程实践参考。     

抽蓄机组双向推力轴承镜板泵孔布置与几何参数对性能的影响

为分析高转速抽水蓄能机组双向推力轴承镜板泵流体动力设计过程中泵孔的布置型式及几何参数对其性能的影响,设计三种布置形式的镜板泵孔,采用基于多工况的数值模拟进行仿真计算,预测并分析三种泵孔布置形式下镜板泵的性能参数。结果表明,镜板孔的进口角度对孔内流态影响明显,合适的流体进口冲角对减小流体在进口处的冲击及维持内流场流态的稳定具有重要意义;对于双向旋转推力轴承,镜板泵折孔设计在轴向能保证机组在正反转运行时性能稳定。研究成果可为高转速抽蓄机组镜板泵孔设计选型提供参考。     

柴油机主轴承内滑油流动特性分析与试验研究

基于雷诺方程对柴油机主轴承内滑油流动进行了数值分析,得到了主轴承内不同供油压力下滑油的流动特性和压力分布;并利用滑油系统试验台进行主轴承缩比模型试验,以验证数值模拟方法的可靠性。试验表明:数值模拟计算结果与缩比模型试验结果吻合较好;同时也验证了缩比模型试验方案的正确性,为进一步研究柴油机主轴承润滑系统提供了理论和试验基础。     

叶栅内非定常流动特性的频谱分析

采用数值模拟方法研究了静叶尾迹的非定常流动特性,通过改变动叶与静叶之间的轴向间距和动叶的转速,结合不同工况下的等熵图,利用傅里叶变换(FFT)对动叶升力系数和阻力系数进行了频谱变换,并分析了其频谱特性与动静叶间轴向间距和动叶转速之间的关系.结果表明:随着轴向间距的增大,尾迹涡脱落频率变化不大,但功率谱密度变化较大,引起下游叶栅通道熵值增大,导致下游动叶周围能量损失增加;转速的增大使尾迹涡脱落频率增加,功率谱密度变大,同时下游叶栅通道熵值也逐渐增大,表明尾迹涡带来动叶周围更大的能量损失.     

导叶不同开度下抽水蓄能机组水轮机工况内流特性分析

为了解抽蓄机组水轮机工况下活动导叶不同开度下的内流特性,以某抽水蓄能电站水泵水轮机为研究对象,基于SST k-ω湍流模型,进行活动导叶不同开度下全流道三维非定常数值模拟和分析,探讨活动导叶开度对过流部件内部流场的影响.结果表明:随着导叶开度的增加,水泵水轮机的流量增大,转轮力矩增大但增幅降低,效率先增大后降低.蜗壳整体上的压力沿周向分布比较均匀,从蜗壳进口到蜗壳出口均匀降低,水力损失较小;固定导叶形状及安放角与活动导叶搭配影响较大,小开度和大开度工况下活动导叶和固定导叶进口处水力损失大;压力变化线与进出口是否平行影响转轮内部流态,中开度转轮叶片做功最好;小开度工况下易产生偏心涡带,降低机组效率,不利于尾水管能量的回收,中开度工况下尾水管流态最好.研究结论对抽水蓄能机组运行提供了理论参考.     

600MW机组润滑油系统特性仿真

建立了汽轮机润滑油系统主要部件射油器、主油泵及射油器-主油泵装置的特性方程。基于供油部件及系统装置的数学模型对600MW汽轮机供油系统及其主要部件进行了仿真模拟,并对一些润滑油系统典型故障进行了仿真。     

脉冲排气系统三维非定常流动的计算研究

采用三维非定常流动计算对某大功率六缸柴油机的脉冲排气系统进行了研究。计算物理模型采用Fluent多面体网格单元,排气管进口边界条件由发动机工作过程模拟软件GT-Power给定,湍流模型采用标准k-ε模型;结合对排气管开启、关闭时刻点以及排气最大流量点的分析,探讨了该脉冲排气系统的流动特性;并提出了优化方案。     

空化过程对柴油喷嘴内流特性的影响

利用均相平衡流模型并结合空泡动力学方程,对某试验用单孔柴油喷嘴内部的空化过程进行数值模拟,研究的工况覆盖了较宽的喷射压力范围。数值预测的结果与文献中已有的试验结果吻合较好,从而验证了所采用计算模型的可靠性。通过数值分析发现,空化的演变对喷孔内部的流动特性有着重大的影响。随着空化形态的改变,喷孔流量系数、出口动量以及喷孔出口附近流场的湍流参数呈现出明显不同的变化趋势或分布特征,进而为射流提供不同类型的初始条件。     

水电机组推力轴承搅拌损耗计算方法

为较为准确地计算高转速水电机组高油位浸泡式润滑推力轴承的搅拌损耗,根据该类轴承的几何结构特点进行简化,推导出搅拌损耗计算的近似计算公式,分别通过近似公式和基于推力轴承高油位浸泡式油箱运行过程中的流场三维数值模拟方法来计算搅拌损耗。针对大型抽水蓄能机组推力轴承,计算了机组转速为120、210、270、350和500 r/min 5个工况下推力轴承的搅拌损耗,将数值模拟结果与近似计算值进行了对比分析。结果表明:搅拌损耗的大小与轴承转速正相关,转速越高,损耗越大;油系统循环管路进出口流量对搅拌损耗计算值的影响可忽略不计。数值模拟与近似公式计算的搅拌损耗在低转速工况偏差较大,二者的计算偏差随着转速的增高而降低。近似公式计算方法可用于推力轴承方案设计预估搅拌损耗,数值模拟方法可进一步用于轴承结构及几何参数的优化设计。     

1000MW级核主泵内部非定常流动特性

为了对1000 MW核主泵内部流场进行深入分析,应用商业计算软件CFD对核主泵进行了非定常数值模拟,得到主泵内部压力脉动特性。结果表明:核主泵内部压力脉动呈现周期性变化,叶轮叶片对流体的影响频率为转频f=24.2 Hz的整数倍及其谐波;在叶轮内脉动幅度从叶片前缘到后缘逐渐增加,而在导叶内从叶片前缘到后后缘逐渐减小,在泵壳内变化相对较小;不同工况下,脉动幅值在额定工况下最小,在小流量工况时最大,并且偏离额定流量越多,压力脉动越严重。     

偏航过程中风轮非定常尾流特性研究

针对偏航过程中风轮的动态尾流特性,运用计算流体力学(CFD)的基本方法对NREL PhaseVI风力机进行了30°偏航角范围动态偏航过程的模拟。通过与多个偏航角下的实验和动量叶素理论(BEM)、自由涡尾迹模拟结果对比,对比结果表明:随着偏航角的增加,风轮整体载荷减小;在风轮偏转过程中,旋转方向上附加的速度分量增大,导致风轮偏航过程中气动力系数比给定偏航角下的波动有所增加;动态偏航的速度尾迹偏斜出现延迟,宽度增加。     

水轮发电机组推力轴承内循环散热系统数值模拟

为解决推力轴承瓦温过高问题,采用数值模拟方法分析了国内某水轮发电机组推力轴承内循环散热系统内部流场。结果表明,靠近镜板处油的流速较大,远离镜板处油流速度小;镜板内缘压力最低,沿推力瓦径向向外压力增大;油槽内整体油温分布比较均匀,初始水温、初始油温一定时,随着瓦温降低,整体油温下降的幅度不大。研究结果为推力轴承油循环散热系统的结构优化设计提供参考。     

贯流式水轮机流动特性及压力脉动特性研究

基于STAR CCM+软件,对贯流式水轮机全流道进行三维非定常数值模拟,研究不同水头工况下贯流式水轮机的内部流动特性及压力脉动特性.结果 表明,贯流式水轮机内部压力脉动主要受到叶片通过频率(10 Hz)和低频压力脉动的影响,在转轮进口和无叶区处,水轮机压力脉动主要由转轮旋转引起,在尾水管进口处,压力脉动既有低频压力脉动...     

球型调节阀内流动特性及结构优化

以球型调节阀实体为依据建立数值模拟模型,研究小升程下阀内流体的流动特性,并基于流动分析进行调节阀的结构优化.结果表明:小升程下阀内流型交变,流场不稳定因素主要表现为环形通道气流速度较高、静压变化剧烈,阀碟下方存在低速高静压的漩涡区,阀座及扩压段区域壁面附近存在低速流体区域;在阀腔加装270°节流挡板、一定程度增大入口管径以及在阀碟下表面开圆柱形槽,都能够改善小升程下流场极不稳定的情况;加装270°节流挡板后,阀碟横向受力减为原来的0.08倍;当入口管径增大20%时阀碟受力最小,其中横向受力减小约12%.     

汽轮机内湿蒸汽流动特性的数值模拟

湿度对蒸汽轮机效率的影响及其对叶片的浸蚀作用极其复杂。为了研究蒸汽凝结对流动的影响,采用商用软件CFX-5数值模拟了某大功率凝汽式汽轮机末级的定常流动。虽然定常计算所采用的混合平面法不能精确预测导叶和动叶之间的相对运动而产生的诸如湍流脉动和尾迹涡流等不稳定流动对凝结过程和水滴的生长过程的影响,但是对这一过程的近似模拟是很必要的。     

发动机瞬态进气流动特性三维数值模拟研究

应用计算流体动力学软件FLUENT中动网格生成技术,针对一款量产的125mL排量摩托车用发动机的实际几何模型及进气门升程规律,进行了其进气过程的三维瞬态数值模拟,得到的大量气道和缸内流动特性信息,为发动机的设计和改型提供了重要的理论依据。     

叶轮相位交错对多级离心泵非定常外特性的影响

以6级离心泵为模型,设计了同轴布置的6级叶轮相位不交错(方案A)、交错一个流道相位的1/2(方案B)、交错一个流道的1/(Z-1)(Z为叶轮叶片数,方案C)、交错一个导叶流道的1/(Z_1-1)(Z_1为导叶数,方案D)的4种方案,在UG软件中完成三维模型建立,采用标准k-ε湍流模型,利用ANSYS-CFX软件进行了三维全流场的非定常计算。研究表明:不同方案的外特性虽然相差不大,但叶轮相位交错改变了叶轮之间的相对位置关系,使外特性的相位同步发生时序性变化;在0.6Qd、1.0Qd工况下方案B的内部激励叠加效果优于方案A;在1.4Qd工况下内部激励强度在减弱,叶轮相位交错影响了该工况下扬程波动的主频;在设计工况下效率的波动幅值最大,在偏设计工况条件下方案B、方案C的效率相对比较稳定;同时,3个计算工况条件下方案B、方案C的轴功率波动幅值比较稳定,而在大流量工况下方案B的非定常轴功率最稳定。     

抽水蓄能机组不同工况下推力轴承油膜特性研究

本文基于N-S方程、K-ε湍流模型和周期性边界,结合江西洪屏抽水蓄能电站推力轴承实况,分别对不同转速和不同压力油进口流速工况下的推力轴承油膜进行了数值模拟.利用AUTOCAD和NX建立了润滑油流动区域模型,并作适当简化,采用分块网格技术对计算区域网格进行划分,采用FLUENT流体分析软件进行计算;最后通过后处理得到了瓦...