基于热流耦合方法的岩体内渗水水温变化过程模拟

鉴于正确判断出水原因及渗水来源是制定防渗加固措施的重要依据,将热流耦合方法引入到岩体裂隙渗水计算中,分析渗水来源、渗水量、渗漏路径及岩体温度等对渗水温度的影响程度。结合某实际工程导流洞首次过流时在附近出现的10个渗水点,应用该方法模拟由导流洞到出水点的渗水过程。结果表明,6个出水点的温度仿真结果与实测水温接近,佐证了渗水来自导流洞的推断;2个距导流洞较近的出水点仿真温度偏高,极有可能是真实的渗漏路径较长所致;另有2个位置较远的点仿真温度偏低,初步推测可能受周边温度较低的地下水影响。这说明热流耦合方法可应用于模拟岩体裂隙中渗水水温变化过程,为初步判断岩体内渗水来源提供了依据。

超临界二氧化碳向心透平设计与热流固耦合研究

为了适应兆瓦级超临界二氧化碳(SCO_(2))布雷顿循环系统的需求,本文在1 MW功率等级SCO_(2)向心透平设计基础上,通过雷诺平均Navier-Stokes方程(RANS)的方法开展了透平流道内流动的三维数值模拟,分析了透平的变工况性能,研究了叶顶间隙的大小对流动效率的影响规律。基于热流固耦合方法,根据数值模拟结果与透平叶轮的实际运行条件,施加相应热载荷与气动载荷,并考虑到轮背泄漏流引起的轴向推力,开展了透平动叶轮的运行安全性分析。结果表明:设计工况下透平的等熵效率达到83.53%,输出功率达到1188.57 kW,所设计的透平具有良好的变工况性能;采用TC4钛合金制造的透平叶轮的最大总形变为0.570 mm,其中最大轴向形变为0.303 mm,叶轮结构的内部应力远小于材料的屈服强度。本文的工作可为未来兆瓦级SCO_(2)布雷顿循环系统的透平研制提供基础数据与理论支撑。

多种载荷下超临界二氧化碳向心透平变形及应力研究

基于超临界二氧化碳(SCO2)工质的动力循环系统是目前先进动力系统的研究热点和发展方向,向心透平作为SCO2动力循环中的核心部件,其运行的安全性至关重要。本文采用热流固耦合分析方法,对一SCO2向心透平叶轮进行了强度特性分析,得到了多种载荷对于叶轮变形和应力分布的影响。结果表明:温度载荷对于变形大小占据主导地位,气动载荷及离心力载荷对变形影响较小,全部载荷工况下叶轮最大总位移为2.421 mm,位于叶轮轮盘外径处;离心力载荷对等效应力贡献最大,温度载荷导致叶轮叶片根部前缘圆角处的应力集中,气动载荷对叶轮等效应力贡献较小,全部载荷工况下叶轮最大等效应力为267.91 MPa,位于叶轮轮背向凸台段过渡圆弧处。