基于叶片负积叠的双吸泵汽蚀性能改进研究

双吸离心泵在设计点附近运行时存在汽蚀不稳定的问题,汽蚀对泵的使用周期和系统稳定性影响极大,提高双吸泵汽蚀稳定性是目前双吸泵设计研究的难点。为了解决这一问题,采用负积叠叶型和交错叶轮组合的改型设计方法对双吸泵的汽蚀性能进行改善。选用k-ε Realizable湍流模型结合Zwart-Gerbera-Belamri汽蚀模型对0.9Qd、1.0Qd、1.05Qd三种流量工况进行了汽蚀数值模拟计算,并对叶片表面空泡体积分数的分布进行了提取和分析。结果表明改型叶轮可有效降低双吸泵设计点附近尤其是偏小流量下的临界汽蚀余量,使空泡脱落更为稳定地控制在前缘叶顶附近。

高密实度H型风力机气动性能的数值分析

针对高密实度H型风力机在不同叶片数下的气动特性及风场布置等问题,将采用k-ωSST湍流模型进行数值模拟的方法应用到对高密实度H型风力机的研究中。开展了对风力机做功特性的分析,建立了流场与风力机功率之间的关系,提出了单个风力机设计选择叶片数时应综合考虑风力机效率和轴承安全这两个因素;在尾流场分析的基础上对不同叶片数的风力机在风场前后串列布置进行了评价。研究结果表明:叶片在上游(θ=90°附近)的气动性能决定整个风力机的性能;由正常工况点下的流场图显示,叶片数的增加导致流场复杂,以及叶片的内外压差逐渐减小,从而使得功率下降;尾流场流向速度恢复至来流速度的距离随叶片数的增加而减小了28.1%,这对风力机的前后串列布置提供了依据。

工业汽轮机调节级部分进汽瞬态数值研究

针对采用喷嘴调节的汽轮机调节级效率和安全性问题,基于时均的N-S方程,采用六面体结构化网格和有限容积法,对某机组调节级内部流动进行了数值计算。给出了不同工况下调节级内部压力和速度分布图,分析了4阀开和3阀开工况下调节级内部流动。给出了动叶旋转一周扭矩的变化,并将非定常扭矩进行了傅里叶变换,得到了频谱图。研究结果表明,部分进汽使调节级内部流动不均匀,4阀开,动叶所承受最大瞬时扭矩是进汽弧段平均扭矩的2.2倍,3阀开,动叶所承受最大瞬时扭矩是进汽弧段平均扭矩的1.8倍,这可以为调节级动叶安全性校核提供参考;频谱图显示,动叶受到与转速相关的低频激振力;3阀开工况下调节级的效率比4阀开工况下降低7%。

燃气轮机鼓筒的热应力分析及结构优化

通过有限元软件建立转子热固耦合模型,着重对燃气轮机鼓筒进行热应力分析。研究表明,启动过程和停机过程中的热应力最大值区域均集中在燃机鼓筒的内外倒角处,且应力值均已超过材料的屈服极限。对鼓筒进行结构优化的研究后发现,若要同时减小圆角处的热应力值,在材料和加工允许的范围内,最好同时增大鼓筒靠近压机端的内外圆倒角R1和R2的值。