脉冲液体射流泵能量损失分析

研究了脉冲液体射流泵的能量损失与其基本方程式间的关系,给出了脉冲液体射流泵主要流动部件的能量损失压力比的表达式,系统分析了流动部件的能量转化与能量损失及其对脉冲液体射流泵基本性能的影响,并与恒定液体射流泵的基本性能进行了比较,沟通了两者间关系,分析了产生能量损失的主要因素,提出未来应深入研究优化脉冲液体射流泵参数.     

脉冲液体射流泵压力特性试验浅析

为提高射流泵的传能传质效率,在相同的液体射流泵试验装置上,采用脉冲射流和恒定射流对液体射流泵的压力变化特性进行了试验研究.结果表明,脉冲与恒定液体射流泵内压力沿程变化规律基本相同,而在面积比相同、流量比近似相同的条件下,液体射流泵的脉冲射流压力特性优于恒定射流压力特性,为深入研究脉冲液体射流泵的基本性能提供了参考依据.     

脉冲液体射流泵性能的研究

为获得脉冲液体射流泵性能方程中各参数对其性能的影响规律,用数值计算的方法对脉冲液体射流泵的基本性能方程进行了系统的研究,得出了脉冲射流主要是提高射流泵的卷吸率的结论。定量分析了喉管流速系数和喉管进口段的流速系数等参数的变化规律及其对性能的影响程度,进一步探明了其内部流动规律,对设计性能优良的射流泵具有理论指导意义。     

射流泵流速比与动量修正系数的数值研究

基于已设计的同一液体射流泵试验装置,采用脉冲和恒定工作液体射流,应用数值计算方法研究了脉冲与恒定液体射流泵基本性能方程的参数,并定量分析了流速比M、动量修正系数k1与k2随面积比的变化规律及其对液体射流泵性能的影响,提出了优化结构、率定几何参数的建议.     

液体射流泵喷嘴长径比的数值分析

液体射流泵的工作喷嘴一般采用锥直形喷嘴,锥直形喷嘴出口直段的长度与喷嘴出口直径之比即喷嘴长径比,是射流泵的重要几何参数。为了研究喷嘴长径比对液体射流泵性能的影响,采用Realizableκ-ε模型对不同长径比的射流泵内部流动进行三维数值模拟。结果表明,在射流泵的流量比小于0.5时,不同喷嘴长径比所对应的射流泵效率曲线差别不大;在流量比大于0.5时,以射流泵效率为判据,喷嘴长径比范围为0.250～1.000的射流泵性能较好;不同喷嘴长径比对应的射流泵壁面剪切应力相差不大。从湍流耗散率、喷嘴出口断面收缩、核心区长度等方面考虑,喷嘴长径比范围为0.250～1.000的射流泵性能较好。     

流线形喷嘴时射流泵流场的数值模拟

为分析流线形喷嘴时射流泵的水力特性,采用紊流数值模拟方法,对流线形喷嘴时射流泵流场进行了三维计算。结果表明,随着流量比的增大,工作液流核区衰减得越慢,在喉管入口段工作液提升被吸液的区域有所减小;流量比越大喉管内紊动能最大值出现的位置会靠后且其数值会降低,两股液体混掺作用会变弱;喉管内压力随流量比的增大而逐渐降低且负压区范围有所扩大,最低负压发生在喉管壁处。同一流量比下,流线形喷嘴时射流泵的压力比略微高于圆锥形喷嘴时,但差别很小。流线形喷嘴时射流泵流场的计算成果,可为研究射流泵水力特性提供参考。     

导叶安放角对核主泵水力性能的影响

为研究导叶安放角对核主泵水力性能的影响,对5种不同导叶安放角下的核主泵模型进行定常数值计算,并基于熵产理论分析了泵内流动损失变化。结果表明：在设计流量和大流量工况下,DY4模型的扬程和效率最高,最佳效率出现在设计流量下,相比DY1模型提升了3.68%;在设计流量和大流量工况下,DY4模型的压力和速度流线分布均匀且变化平稳,导叶和蜗壳内流动损失占比最低,高流动损失区域面积较小;在小流量工况下,DY5模型的扬程和效率最高,最高效率出现在流量比为0.8时;DY5模型导叶和蜗壳内静压明显高于其他模型,流道内速度变化均匀,导叶和蜗壳内流动损失最低。     

中冷后回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环性能优化"

对中冷后回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环构型进行有限时间热力学分析和优化,推导出了燃料燃烧放热流率、循环净功率、循环热效率和各个部件由于流动不可逆性产生的压力损失与顶循环压气机进口相对压力损失的函数关系。给出了循环净功率的分析和优化结果,以及在燃油消耗和尺寸约束条件下循环热效率的分析和优化结果。通过数值计算,详细分析了各主要设计参数对循环最优性能的影响。研究发现,存在最佳的中冷压比、压气机1进口相对压力损失、压气机3的压比和总压比,使循环功率获得最优值;在燃油消耗和装置尺寸的约束下,存在最佳的中冷压比、压气机1进口相对压力损失和总压比,使循环效率获得最优值;中冷过程能有效提高循环的功率,回热对循环功率影响很小。     

亚临界600MW汽轮机调节级内流动规律的数值研究

对600MW亚临界汽轮机部分进汽下调节级的不同工况的气动性能进行了数值模拟。绘制了能量损失、静压、流动分布等随流量变化的曲线图,分析了调节级内的流动特点及流动损失产生的主要因素,为进一步提高汽轮机调节级气动性能奠定基础。     

基于DES射流式涡发生器数值模拟研究

为了更好应用射流式涡发生器抑制风力机叶片流动分离,采用分离涡(DES)方法对平板上射流式涡发生器流进行数值模拟,分析射流式涡发生器旋涡运动规律以及吹风比对射流孔下游湍流场的影响。通过对射流孔下游大尺度湍流相干结构研究表明,发卡涡及流向涡是射流湍流场中的典型相干结构,成熟发卡涡涡腿外侧诱导出的次生流向涡对近壁区能量的交换有着重要作用。对比不同吹风比时射流孔下游流场信息表明,吹风比越大,射流孔下游旋涡尺度越大,射流扰动范围越大,射流壁面摩擦力损失降低,但流场中压差损失变大。     

颗粒浓度对高比转速离心泵非定常特性的影响

为了分析颗粒浓度对高比转速离心泵非定常特性的影响,采用Mixture混合多相流模型,利用CFX软件进行数值模拟,分析了不同颗粒浓度时的瞬时湍动能、压力脉动及径向力。研究表明:随着颗粒浓度的增加,效率有所下降,清水条件下的离心泵效率最优;随着颗粒浓度的增大,叶轮内的瞬时湍动能明显增强,叶轮流道内及隔舌处的压力值均减小,脉动幅值均增大,作用在叶轮上的径向力会增大,而作用在隔舌处的径向力会减小;在不同颗粒浓度下,叶轮流道内的压力脉动主频均出现在转频处;隔舌处的压力脉动主频出现在叶频处;叶轮流道内、隔舌处的压力值和压力脉动幅值增减速度快慢的分界点和叶轮上、隔舌处的径向力增减速度快慢的分界点均在颗粒浓度为1%附近。     

基于CFD数值模拟的内燃机水泵性能预测

应用SC/Tetra软件对某内燃机冷却水泵进行三维CFD分析,得到水泵内部流动细节,如压力分布、速度分布、水力损失等。在流场分析的基础上,得到了水泵的扬程、效率等数据,通过这些数据预测内燃机水泵的性能。文中将数值计算的性能数据与试验数据对比,计算结果与试验结果吻合,验证了用CFD数值计算方法对水泵进行性能预测是有效的,且能充分反应水泵内部复杂流动情况,对水泵结构改进、性能预测与优化具有重要的理论参考意义。     

水喷射泵在供热系统中的应用

水喷射泵不仅具有结构简单、无活动部件、节约电能、安装方便等优点,且可以消耗供暖用户的＂富余＂压头,提高供热外网的水力稳定性,增大供暖末端用户的资用压差,所以,水喷射泵在供热系统中得到越来越多的使用。叙述了水喷射泵在供热系统中,在高低区直连系统、一、二次网直连系统及二次管网上的应用。     

Unsteady performance and thermodynamic analysis of aero-engine compressor at different water ingestion conditions

Aero-engine compressor is seriously threatened by the ingestion of liquid water. This article aims to deeply study the influences of different water contents and droplet diameters on the unsteady performance and thermodynamic parameters of compressor through frequency spectrum analysis. The accuracy of numerical calculation for compressor performance is verified by experimental data. Results show that the compression performance will be reduced and the unsteady fluctuations inside compressor will be aggravated after water ingestion. For some important parameters, such as mass flow rate, total pressure and temperature ratio, as well as efficiency, their main frequencies are changed from the original blade passing frequency to the rotor passing frequency (RPF), and their amplitudes are also significantly amplified. The working point of compressor will experience the nonoptimal state with large amplitude and period for a long time, which is not conducive to the stable operation of the compressor. Moreover, within the range of 2% to 8% water contents and 50 to 150 μm droplet diameters, the fluctuation amplitude is correspondingly exacerbated with the increase of water content or droplet size, but its main frequency is maintained at RPF. Particularly, the tip clearance is the most sensitive region affected by water ingestion where the fluctuations of static pressure and temperature are the largest. The point that water content has a greater influence on the performance fluctuation of compressor is also confirmed in this article.     

URANS study of pulsed hydrogen jet characteristics and mixing enhancement in supersonic crossflow

In this paper, three-dimensional pulsed hydrogen jet in supersonic crossflow (PJISC) is investigated by the unsteady Reynolds Averaged Navier-Stokes (URANS) simulations with the k-ω shear stress transport (SST) turbulence model. The numerical validation and mesh resolution have been carried out against experiment firstly. The effects of the pulsed frequency and amplitude on the jet flow field and mixing performance in supersonic cross-flow are all addressed. It significantly changes the distribution of the hydrogen jet flow by comparing with the steady jet in supersonic crossflow. The fuel jet penetration, mixing efficiency, decay rate of the maximum hydrogen mass fraction and total pressure losses are used to quantitatively analyze the mixing performance. The mixing of fuel and incoming air flow is enhanced by the pulsed jet, especially for the case of 50 kHz, which is the optimal pulsed frequency while considering the effects of jet excitation frequency in the present simulations. The decay rate of the maximum mass fraction of hydrogen in the far field downstream is related to the frequency of the pulse jet. Moreover, the pulsed frequency and amplitude have little effects on the total pressure recovery coefficient for the cases studied in the present simulations.     

冷水相变能热泵系统的性能系数与经济性分析

冷水相变能热泵系统是一种清洁能源供热供冷系统,性能系数和经济性是冷水相变能热泵系统的主要问题。根据冷水相变能热泵系统的运行原理,采用控制变量法实验分析了冰层厚度、冷水流量以及蒸发冷凝温度对系统能效比的影响,提出了一种冷水相变能热泵系统的运行调控方案并计算其经济性。研究表明：结冰厚度为8 mm时,系统有效能效比最大;系统制热量为744 kW时,相变机结冰期冷水流量应控制在70 t/h,排冰期冷水流量应控制在80 t/h;根据不同时间段的冷热负荷进行系统运行调控,与传统运行方式相比,冬季运行成本降低了4.72%,夏季运行成本降低了29.96%,系统能效比提高了5.6%;系统投资回报率为15.27%,投资回收期为7.67年,具有良好的经济性与节能性。     

半封闭狭窄通道内甲烷/空气预混火焰传播不稳定性实验研究

针对贫油预混预蒸发燃烧室主燃级中横喷液雾现象进行研究,综合考虑RP-3航空煤油横喷液雾的雾化、蒸发和自燃过程构建自燃预测模型,基于CH基团随时间的变化规律对自燃延迟时间进行预测。结合试验测试结果对模型进行校验,并进一步分析温度、压力、流速、射流动量比等变量对自燃延迟时间的影响规律。结果表明：对于直射式喷嘴形成的横喷液雾,其下游的油气分布主要受射流动量比和流动速度的影响,射流动量比决定了液雾的总体油气比,流动速度则主要影响液滴的粒径及其蒸发时间;随着压力、射流动量比及气流速度的增加,自燃延迟时间均会缩短,相比于预混燃料液雾的自燃延迟时间受负温度效应的影响较弱。     

燃气轮机燃烧室液雾自燃延迟时间预测方法

为减少一体化加力燃烧室内支板火焰稳定器高度与进口试验参数较高所导致的昂贵基础试验成本,采用经试验数据验证的数值计算方法,对不同高度的一体化模型加力燃烧室燃烧性能进行数值模拟,分析模型加力燃烧室高度变化和侧壁边界层效应对一体化加力燃烧室回流区、总压恢复系数以及燃烧效率的影响。在保持空间油雾场分布均匀与阻塞比一致的前提下,简化扇形加力燃烧室模型为矩形加力燃烧室模型,其中模型加力燃烧室高度H分别为200,150和100 mm,总长L=1 480 mm,宽B=125 mm。结果表明：模型加力燃烧室高度的降低对燃烧性能影响较小,其中回流率最大降幅为0.16%,总压恢复系数最大降幅为0.15%,燃烧效率的最大降幅为1.9%;模型加力燃烧室侧壁面边界的引入对燃烧性能影响较小,回流率、总压恢复系数最大降幅均小于1%,燃烧效率的最大降幅仅为0.7%;可以采用单支板火焰稳定装置降低高度的方法简化试验件设计。