燃气轮机燃烧室内部流场的冷态模拟与优化设计

利用流体分析软件STAR-CD对一个燃气轮机燃烧室的内部流场完整真实的几何结构进行了三维的冷态模拟；得出其内部的流场分布，对其加以分析，找出原设计中存在的问题，并加以改进，得出更加合理的流场分布，从而指导燃烧室的结构设计。改进后的数值模拟结果表明，改进措施的效果是十分明显的，所建立的流动分析系统为燃气轮机燃烧室的优化设计提供了强有力的计算分析工具。     

电站给水泵汽轮机头部流场的数值计算与结构改进

采用SMPISO算法和高Reynoldsk-ε湍流模型,对某型号电站给水泵汽轮机的头部流场进行了数值计算与分析,计算域包括主汽速关阀、调节阀及调节级在内的完整头部流场,通过尽量保证几何无失真来确保计算结果的准确性。在流动分析的基础上,利用数值试验的方法对进气室、调节阀和调节级叶型进行了改进,有效地降低了各部分的流动总压损失,提高了汽轮机的效率的同时,保证了调节阀的工作稳定性。     

压缩机旋转失速发展传播的计算分析

针对实际运行过程中某型压缩机首级叶轮叶片断裂的问题,利用CFD软件Numeca搭建一个基于完整真实的三维几何结构的离心压缩机内部流场数值分析平台,选用实际运行工况进行计算,发现由于进气室和进气导叶的设计存在一定的问题,导致首级叶轮前的流场畸变,从而诱发压缩机首级叶轮失速;通过进行非定长流动计算,动态模拟了旋转失速的发展传播过程,得到了比较真实的旋转失速的压力脉动情况,为该机组产品的叶轮叶片断裂问题的研究找到一个突破口,并为进一步研究分析提供了充足的数据资料.     

燃气轮机回流式燃烧室内两相流动数值模拟及分析

利用流体分析软件STAR—CD对某回流式燃气轮机燃烧室的内部流场进行了三维冷态数值模拟及两相流反应数值模拟。建立了燃烧室的三维计算几何模型及计算网格,计算了燃烧室的单相流场及喷雾两相流场。在计算中气相采用N-S方程求解,采用高雷诺数κ-ε湍流模型及SIMPISO算法;液相采用Lagrange法处理,采用颗粒群轨道模型。根据计算结果进行流动分析,为进一步进行燃烧室内部燃烧过程的数值计算分析及改善燃烧室的结构设计、降低排放奠定了基础。     

燃气轮机燃烧室内部两相流动数值模拟与结构优化

针对燃气轮机低污染燃烧室内部流动的特殊要求，基于燃烧室完整真实几何结构进行三维的冷态模拟和两相流动模拟，分析内部的流动规律以及原始设计中存在的问题。通过改进燃烧室几何结构，得出更加合理的流场分布，从而指导燃烧室的结构优化设计。改进后的数值模拟结果表明：所采取的改进措施的效果明显，所建立的流动分析系统可以进行燃气轮机燃烧室的优化设计。     

有扰流片的矩形通道内空气流动和传热过程的数值模拟

以高温透叶片尾部区内部冷却为应用背景，对带顺排、错排扰流片肋的通道内空气流动和传热过程进行了数值模拟。计算结果表明，在相同雷诺数下，错排扰流片的阻力系数比针肋和顺排绕流片的阻力因子均增大约2%，而冷却能力分别增大约50%和9%。     

增压器压气机流动分析与全工况优化

对某涡轮增压器的压气机进行了整机数值模拟与流动分析,发现其内部流动效率低,工作范围窄,扩压器内存在的一个较大旋涡造成了大量流动损失。针对以上问题,本文应用商业设计软件对该压气机进行重新设计,并通过三维CFD软件对多种设计方案进行检验计算,最终得到较优的设计结果。最终设计得到的离心压气机在设计点的各项性能参数均达到了设计要求,压气机内部流场得到了很大改善,整机流动效率提高了4.09%,并且在设计转速下具有更为宽广的稳定工作范围。设计结果表明,叶轮子午流道转弯半径对叶轮内部流动影响显著。     

基于CFD的超临界锅炉给水泵变工况模拟及轴向力预测北大核心

本文利用当前公认的优秀CFD模拟软件ANSYS-CFX,对某1000MW超临界锅炉给水泵进行了设计转速下的变工况数值模拟,选用RNG-K-e湍流模型进行多级连算得到了较为详细的泵内流场数据。利用CFD软件计算压力场和经验公式相结合的方法,对给水泵的轴向力进行了预测计算,计算结果表明泵在变工况运行过程中的轴向力变化较大,准确预测轴向力对泵的稳定运行及平衡装置设计具有重要意义。本文基于CFD模拟与经验公式相结合计算轴向力的方法,可以对今后泵产品水力模型设计和泵轴向力预测研究提供一定的参考和指导。     

多级离心压缩机中整体式静叶片设计的试验验证

在多级离心压缩机的中间级中，气体在弯道中的流动难以控制，导致流动分离，直接影响下游回流器内部流场和整级效率。针对这一问题，作者已经提出了一种贯穿扩压器、弯道和回流器通道的整体式静叶片结构形式，它能够对气流起到整体引导作用，减少气体在流道中的气动损失。本文为了验证研究成果的可靠性，搭建试验台，并组织试验测试。试验测试和数值模拟的结果都表明，安装整体式静叶片的模型机效率提高了4.5%，总压比提高2.8%。