基于喉部出口不均匀流场的电站凝汽器性能数值研究

壳侧入口流动条件的给定会影响凝汽器壳侧流场的数值模拟结果,为进一步改进凝汽器性能的分析手段,以两台电站凝汽器为对象,分别在壳侧入口流场均匀分布和不均匀分布两种条件下对凝汽器壳侧的蒸汽流动进行数值模拟,其中不均匀入口条件基于对凝汽器喉部流场的模拟获得,进而通过数据提取获得两台凝汽器的性能曲线,并对不同入口条件下模拟得到的凝汽器性能进行了对比,模拟结果表明:凝汽器喉部出口流场具有较强的不均匀性;壳侧入口均匀条件下模拟得到的凝汽器性能好于入口不均匀条件,建议在研究凝汽器性能时尽可能地考虑入口蒸汽流场不均匀分布的影响。

高负荷局部进气涡轮内部流场不均匀性数值研究

以高负荷局部进气涡轮为研究对象,对其进行了数值研究,并着重对该局部进气涡轮内部流场不均匀性进行了分析。结果表明:局部进气涡轮内部流场的流动情况十分复杂,局部进气堵塞段的存在,使其后面对应的动叶栅进出口速度矢量偏向周向,导致该区域叶片流道内形成了大尺度的旋涡结构,降低了流道的通流能力,增大了该区域的损失水平;各级动叶进出口静压沿周向分布极不均匀,从第一级动叶入口至第二级动叶出口,静压周向不均匀性参数分别为:1.5593、1.0179、0.9163和0.1551,不均匀性沿轴向逐渐衰减;处于不同周向位置的叶片表面压力分布差异明显,直接影响了动叶的做功能力。

空间不均匀流场诱发螺旋桨振动的实验研究

[目的]为获得空间不均匀流场诱发的螺旋桨振动随其固有频率的变化关系,进行实验研究。[方法]实验获得两种几何外形相同而材料不同的七叶大侧斜螺旋桨在不同工况下的动应变。实验中的空间非均匀流场由螺旋桨上游400 mm处布置的4阶或6阶尾流窗产生。在尾流窗下游100 mm处布置激光多普勒测试系统,测得流场的轴向速度分布。利用贴在桨叶不同位置的应变片测试系统测得桨叶振动应变。[结果]获得了桨叶振动随螺旋桨转速与尾流窗变化的规律,在均匀来流条件、4阶和6阶不均匀来流条件下,动应变频谱的最大峰值分别出现在轴频、4倍轴频和6倍轴频处。明确了非均匀流场激励下桨叶固有模态对其振动响应的影响,当6倍轴频激励力的频率与塑料桨的固有频率一致时发生共振,桨叶振动的幅度最大。[结论]本研究表明设计人员设计螺旋桨时,除关注其水动力性能外,应考虑其固有频率的影响。

螺旋线刃型电解阴极流场的数值模拟与结构优化

为了降低数控电解铣削时阴极流场的波动和不均匀性,提高工件的电解铣削加工精度和表面质量,针对叶轮电解铣削中螺旋线刃阴极结构,建立其流场模型,采用标准K-ε模型对叶轮加工时铣削阴极流场进行了动态模拟,分析了不同的内部流道结构和加工工艺参数对电解液流场速度和压力分布的影响,并结合模拟结果对阴极结构进行了改进。最后以叶轮为加工对象,在数控复合电解铣削加工中心进行了实验。实验结果验证了仿真模拟的有效性和正确性,为铣削用电解阴极结构的设计和改进提供了依据。

基于流场多变的SCR脱硝系统喷氨优化调整试验

为解决负荷变化直接影响脱硝系统入口烟气流场,导致喷氨匹配较差,造成脱硝系统出口氨逃逸率升高而引起空气预热器堵灰等问题,对某电厂600 MW机组选择性催化还原(SCR)装置,在600MW负荷下进行了现场喷氨优化调整试验,并基于流场多变,对现场优化调整试验后的效果,在320MW工况下进行了验证试验。结果表明:喷氨优化后,反应器A、B出口的NO_x质量浓度分布均匀性均有明显提高,其相对标准偏差分别由27.8%、20.2%降低到16.2%、14.6%;在脱硝效率和氨氮摩尔比变化幅度不大的情况下,反应器A、B两侧的平均氨逃逸率分别下降了63.6%和64.3%,优化效果显著;320 MW负荷下SCR反应器出口NO_x质量浓度分布仍然不均匀,其相对标准偏差增大,且在氨氮摩尔比一定时其脱硝效率低于600 MW工况,与理论方法分析的结果相比实际测试脱硝效率值偏低。建议改进或优化脱硝系统进口烟道的整流装置实现流场均匀,以改善脱硝系统出口NO_x分布的均匀性,降低氨逃逸率,同时提高脱硝效率。

锅炉脱硝喷氨系统均匀性优化研究与应用

为解决某300 MW机组锅炉存在喷氨量大,氨逃逸大造成空预器阻塞导致运行阻力大,SCR出口几个测点氮氧化物浓度不一致,脱硝出口NOx值与烟囱入口NOx值不对应,变负荷时烟囱入口NOx值响应慢导致喷氨无法投自动等问题。为了优化脱硝装置运行效果进行优化改造。综合改造前后各项统计数据分析,脱硝喷氨优化改造后,机组喷氨量至少下降10%,改造效果较好。喷氨量减少,反应效率增加,可以使NH3逃逸降低,进而空预器、布袋除尘器因硫酸氢铵堵塞的问题会有缓解。

风浪作用下船体纵摇运动对螺旋桨激振力特性影响分析

大型高速船舶在风浪中航行时会发生摇荡,导致推进效率下降,还会引发严重的螺旋桨激振力。以KCS船和KP505螺旋桨为研究对象,采用RANS方法和重叠网格技术,对无船体纵摇运动和有船体纵摇运动下的船-桨-舵系统开展了水动力数值计算分析。计算结果显示,在纵摇运动下桨盘面处标称流场的空间不均匀度基本上和无纵摇运动相当,但流场的时间不均匀度急剧增加。同时,在船体纵摇运动情况下船体阻力时均值大幅增加、螺旋桨推力时均值大幅减小。对螺旋桨水动力时域信号进行快速傅里叶分析,发现在纵摇运动时螺旋桨非定常力频谱中的峰值更加丰富,在所有峰值中以纵摇运动频率处的峰值为最大,且远大于叶频处的峰值,它随纵摇运动幅值的增大而升高。

两种乘波前体/进气道一体化设计与性能研究

建立了由激波面推算波后流场的计算方法,设计了能够产生三道封闭圆锥激波的相交锥模型.以此为基础生成了具有三道封闭激波的乘波前体和具有一道封闭激波两道平面激波的乘波前体对比模型.分别对两种乘波前体与进气道一体化模型进行了全三维流场计算,研究了两模型在不同飞行状态下的气动性能.结果表明三道封闭激波乘波前体模型相比对比模型具有较大的气动性能优势.在进气道进口截面处边界层厚度几乎相等的情况下,流量系数提高了3.4%,总压恢复系数提高了8%,进气道进口截面流场不均匀度降低了8.8%.相比低于设计马赫数和负攻角,两模型在高于设计马赫数和正攻角有较大的封闭激波飞行范围.CFD计算结果表明,对于乘波前体设计马赫数应低于实际飞行马赫数,并且宜采用正攻角飞行.

乘波构型前体/进气道一体化设计仿真研究

研究了源于锥形流场乘波构型、源于相交锥流场乘波构型和密切分析法乘波构型三种比较有应用潜力的高超声速乘波构型前体。开展了对三种乘波构型前体气动性能的仿真计算和评估,为高超声速飞行器乘波前体/进气道一体化设计提供了参考。分析结果表明:具有单道前缘封闭激波的源于锥形流场的乘波构型应用价值有限,而具有三道封闭压缩激波的相交锥乘波构型和密切分析法乘波构型在完成相同压缩任务的条件下表现出了较大优势。在进气道进口截面处边界层厚度近似相等的情况下,后两种构型进气道总压恢复系数相比第一种构型分别提高了21.2%/和17.6%,流量系数分别提高了3.6%和1%,进气道出口截面流场不均匀度分别降低了8.9%和5.1%。

VLCC靠系泊青岛海业油码头的风险和对策

青岛海业油码头水域是不均匀流场。为提高VLCC靠泊和系泊该码头的安全性,使其靠泊和系泊过程所受外力皆在可控范围之内,减少不必要的航行、靠泊和系泊风险,有必要对船舶航行、靠拢和系泊过程中船舶所受的水流力进行量化。根据流体力学的原理,得出船舶在海业油码头水域不均匀流场的不同位置、不同时段所受的水流力,以及由此导致的船舶运动变化,进而推导出船舶在相应的拖轮、系缆配置下最佳的靠泊窗口期。运算量化结果表明,大潮汛期间,船舶入泊的窗口期为高潮前1小时和高潮后40分钟之间;系缆和系泊期间,6条拖轮中的5条应置于船首外档,全力顶推,防范船首受内开流的作用离开码头。

国产125MW汽轮机改造后调节级的损失分析

从国产N125-13.24/550/550型汽轮机改造为N137.5-13.24/535/535型冲动式和反动式的2种改造方案出发,针对各种损失的产生机理,从结构参数、热力参数、不均匀流场方面对125MW汽轮机改造后的冲动式、反动式2种方案的调节级进行了比较分析。改造结果表明:冲动式的整体热力性能低于反动式。文中还对优化设计提了建议。

汇流比和入汇角对明渠交汇水流特性影响的对比研究

为探究汇流比与入汇角对明渠交汇水流水力特性影响的区别,首先通过45°明渠交汇水槽的试验研究了不同汇流比工况下交汇区的水流特性;然后采用RNG k-ε模型模拟交汇区水流的湍流流动;佐以标准壁面函数法处理近壁低雷诺数区域,对明渠交汇水流进行了数值模拟,并结合45°明渠交汇水槽试验对数值模型进行了率定。模拟结果显示,分离区的尺寸随着汇流比和入汇角的增大而增大。汇流比和入汇角对于交汇区流速分布影响的区别在于:汇流比变化对下游远处流速分布的影响较大,对入汇口附近断面的影响并不明显;而入汇角变化会对入汇口附近及其下游较远的区域造成较大影响。随着汇流比的增大,入汇口下游区域的流速不均匀程度也在增加;而随着入汇角的增大,流场的不均匀系数呈先增加后减小的趋势。

双风机并联机站局阻特性研究

为探究双风机并联机站局部阻力特性、完善机站局部阻力及其系数的计算公式,以实际矿井通风机站为工程背景,在分析机站流场能量损失机理的基础上,采用物理模型实验和数值计算相结合的方法,分析了机站入口分流、出口汇流的断面速度不均匀程度与机站阻力损失的关系,同时对不同宽高比的矩形断面进行多工况模拟。结果表明:断面速度不均匀性越大,速度分布重组造成的阻力损失越大;确定了机站局阻计算所需参数的合理测定位置,得出机站局阻系数计算时的综合影响系数Kc随风机工况增大而增大、随断面宽高比A增大而减小,并呈现较好的线性关系。研究结果可为多级机站通风系统通风阻力特性分析以及工程优化设计提供参考。

泵喷推进器在敞水与艇后的激励力计算分析

分别建立某型号泵喷推进器与SUBOFF潜艇模型,基于雷诺平均数值方法及快速傅里叶变换方法,计算潜艇-泵喷推进器耦合模型压强分布并对比不同来流状态下叶片激励力,计算结果表明,相比敞水状态,艇后不均匀来流增强定子叶片与转子叶片干涉作用,从而显著增加定子叶片和转子叶片激励力,说明在泵喷推进器设计时需要考虑定子叶片和转子叶片动静干涉对叶频激励力的影响,有必要将定子叶片与转子叶片作为整体进行匹配设计。

无人水面艇航道运动跟踪目标定位控制研究

在无人水面艇(USV)航道运动跟踪目标定位控制控制研究中,建立流场作用下USV精确的运动数学模型是必要的;实际任务中经常要求USV工作在不均匀流场环境中,但以前主要讨论均匀流场中USV运动控制,难以反映实际情况。为此提出一种分布参数建模方法,建立运动特征随在不均匀流场中位置变化的三自由度非线性USV运动数学模型;进行不同条件下USV直航、回转运动仿真,对比分析不同流场对USV航向角及漂距的影响。仿真结果表明,与将流场看成均匀流场的集中参数建模方法相比,采用分布参数建模方法建立的USV运动模型能更精确反映不均匀流场对USV运动的影响,为研究USV任意流场干扰下的航速与航向控制、路径跟踪、动力定位等问题提供了参考。

整流鳍在LNG船上的应用

为了解整流鳍对LNG船艉部伴流场的改善效果,通过CFD计算及模型试验对LNG船艉部冷却水出口处的整流鳍的不同布置方案进行分析,发现整流鳍与冷却水排舷外出口的相对位置是影响艉部不均匀流场的主要因素。实船测试结果显示应用优化后的整流鳍LNG船艉部伴流场更加均匀,振动问题得到有效的改善,同时快速性能也得到了提高。

速冻机宽度方向上流场的实验分析

在速冻机宽度方向上,速冻机两侧的冻品冻结速率远大于速冻机中心,为解决速冻机宽度方向上冻品冻结速率不均匀的问题,通过实验分析沿速冻机宽度方向上冻结速率差别较大的原因及速冻区域内气流的稳定性。研究表明：在速冻机宽度方向上,速冻机中心流速最低,两侧流速最高;靠近压力出口,喷嘴出口流速为19.11 m/s;远离压力出口,喷嘴出口流速为14.03 m/s。测点S_1、S_2、S_3和S_4的速度不均匀度为32%、99.92%、31.81%和79.62%。速度不均匀度是引起冻结速率不同的关键因素。速冻区域内气流的不稳定性会削弱换热,降低冻结速率,测点S_1、S_2、S_3和S_4的速度极差数值反映了气流的波动性。波动性最小的是S_1点,极差最小值为0.69 m/s。