侧式进/出水口偏流出流下的大涡模拟

实际工程中受地形地质条件影响,引水洞在水平上存在转角,导致出流工况来流不均,进/出水口内部紊流特性的复杂程度显著提升。利用大涡模拟对某带水平弯段抽水蓄能电站侧式进/出水口进行数值计算,其流速、概率密度分布与模型试验吻合较好。结果表明:偏流出流下进/出水口各流道分流比分别为0.64、0.81、1.26和1.29,水平方向流速分布极为不均;垂直方向主流靠近中下部,垂向雷诺切应力在扩散段内呈一正一负峰值分布,该现象主要由中上部的流动分离和底部的壁面剪切造成;两中间流道的回流区高度大于两边流道,导致中间流道的拦污栅更易受到反向流速影响;流动分离使拦污栅附近存在三轴漩滚,靠近过水断面中上部和底部产生2处能量集中的低频脉动,且各流道在偏流条件下的紊动强度相比均匀来流的紊动强度分别提高11%、25%、29%、3%,不利的水流流态和较高的紊动强度可能对拦污栅造成威胁。

双S弯进气道锤激波动态特性研究

发动机喘振产生的瞬时高压引起的进气道内锤激波载荷是飞机进气道结构强度设计的关键因素之一。通过对飞行器进行内外流一体化非定常三维数值计算,分析双S弯进气道内锤激波三维流场非定常特性的演化过程,研究了不同马赫数,不同超压比对双S弯进气道锤激波载荷的影响。研究表明:锤激波经过进气道弯道时,弯道外侧流场压力远大于内侧;锤激波离开进气道入口后,进气道内流场经过数个周期逐渐恢复至初始状态;相同进气道反压时,来流马赫数越小,锤激波在进气道内部传播速度越快,且进气道内部压力系数峰值越大;相同来流马赫数下,随着超压比的增大,锤激波在进气道内部传播速度加快,进气道内部压力系数峰值增大。

3D打印模具钢粉末处理系统的设计与模拟分析

设计了一种面向金属3D打印全过程的粉末处理系统,完成了系统整体结构设计,通过相关参数计算设计了动力装置、输送管道、供料器、分离器、筛分装置等组成部分。采用FLUENT软件模拟分析了18Ni-300模具钢粉末在系统中的流动情况。结果表明:提高粉末供应管道入口气流速度可以改善粉末在管道中的流动状态和输送效果。随着弯管弯径比的增大,粉末输送率会增加,压力损失会随之降低。减小分离器锥角会导致分离器分离效率提高,内部压力损失减小。提高废料回收管道入口气流速度可以增大筛分装置中废料的回收率。

某锅炉减温器水管失效原因分析及预防对策

分析了某锅炉减温器出水管轴向弯曲和进水管横向开裂的原因,进行了现场调查、宏观检测、理化检验分析和应力计算。分析结果表明,进出水管与减温器集箱内部构件连接不合理、焊接处应力过高以及腐蚀疲劳是导致减温器水管失效的主要原因。此外,还就失效原因提出了相应的预防对策。

弯管进口对混流泵径向载荷影响的数值分析

为研究弯管进口对混流叶轮动态性能的影响,在Fluent 6.3平台上,采用压力-速度修正的SIMPLEC方法求解时均化的Navier-Stokes方程,同时计算采用修正的RNGk-ε湍流模型,对于安装在弯管后3倍管径处及直管段的混流泵性能和径向力特性进行分析.通过定常流场分析,对叶轮进口前轴向速度分布进行对比.结果表明:采用弯管进口的叶轮进口流道在转弯平面内的轴向流速分布差异明显,而弯管与直管进口情况下的混流泵水力性能基本一致,并与试验结果的趋势相吻合.设计工况下的非定常分析表明,直管进口的混流泵叶轮径向力定常分量几乎为零,而采用弯管进口的混流泵叶轮径向力定常载荷显著增大,尤其是叶频段的非定常分量增大明显,而由动静干扰引起的非定常分量基本不变.

二维弯曲等截面管道中的激波串特性研究

利用Carroll的试验数据验证了数值方法的有效性之后,对二维等截面弯曲管道中激波串的特性进行了数值模拟试验,研究了管道弯曲对激波串的结构与特征长度、壁面沿程静压分布、出口截面马赫数与总压恢复、反压特性等的影响,研究中考虑了不同的进口马赫数和边界层厚度。结果表明,管道弯曲对流动的对称性有着明显影响,当马赫数较高时(如Ma_o=2．45)合适程度的管道弯曲有利改善直管道已有的流动不对称,使激波串长度缩短。管道弯曲能够有效抑制出口压力变化所导致的出口截面马赫数的大幅波动,考虑到低压比时(出口Ma_e＞1)直、弯管道之间总压恢复系数存在明显差距,而当压比较高时(出口Ma_e＜1)两者相当接近,因此亚燃发动机的超声速扩压器可适当使用大曲率以缩短管道的轴向长度。另外,鉴于弯曲管道与直管道内激波串长度之间的明显差异,已有的基于直管道的激波串长度经验公式不能很好地适用于弯曲管道。

直角弯管硫酸钙污垢沉积特性研究

为了研究换热管内析晶污垢的成垢规律,对圆截面直角弯管内硫酸钙沉积特性进行了数值模拟,研究了不同入口速度、入口温度、溶液入口浓度和壁面温度对污垢沉积的影响,得到了硫酸钙沉积率、剥蚀率与污垢热阻随时间的变化规律。

进气弯管对离心压气机特性影响及弯管结构优化

离心压气机进口常采用弯管导流进气,弯管中的二次流动会导致压气机进口气流出现畸变,影响压气机的气动性能。针对这一问题,通过数值仿真与台架试验相结合的方式,研究弯管对离心压气机特性的影响规律及产生机理。在此基础上提出在弯管内增加导流肋片的改进方法,并进行数值仿真与试验验证。研究结果表明:在压气机进口增加弯管后,压比和效率特性都发生了一定程度的恶化,在大流量工况时,性能的下降尤其显著;采用内部布置导流肋片的弯管结构,能够进一步规范弯管内部气流的流动特征,改善压气机进口流动状态,使流动变得相对均匀,从而使性能得到全方位的提升。

大攻角下S弯进气道内气流的动特性

本文给出了横截面形状由矩形圆滑过渡到圆形的S弯进气扩压管道在0°～80°进气攻角下出口截面总压动态信号与进口气流脉动的关系,内容包括进、出口气流动态信号的基本性质及其联合性质,以及出口总压脉动的均方根值随攻角变化的规律。研究结果表明,进气攻角增大时,出口总压脉动的均方根值先增大后降低;进气攻角大于20°后,出口总压与进口气流脉动有相关作用,其中以60°攻角时相关作用最强;S弯管道内的旋流对出口总压脉动最大的位置及它与进口气流脉动相关最强的位置有决定性的影响。

弯道河段下游泵站进水前池流态及整流措施

为改善弯道水流在泵站前池引起的偏流、回流、吸气旋涡等不良流态,基于FLUENT软件,将雷诺时均N-S方程与RNG k-ε双方程紊流模型应用于某实际工程侧向进水泵站前池的三维数值模拟中,对比分析整流前后泵站前池及进水流道流态的流速、流线变化,并建立流速分布均匀度目标函数,定量分析泵站进水流态的优劣。结果表明:在前池增设复合式导流墩并延长导流墙能够有效地调整弯道水流流向,减弱前池中的偏流和回流,提高水流的顺直度与均匀度,改善泵站进水条件,提高枢纽运行的工作效率。

S弯进气道合成双射流流场控制特性分析

针对飞翼布局无人飞行器中S弯进气道明显流动分离和出口总压畸变等问题,提出了基于合成双射流的主动流动控制方法,建立了合成双射流的S弯进气道数值仿真模型。结果表明,在S弯进气道分离点附近施加合成双射流控制,在整个射流周期内通过“吹”“吸”接力可以有效抑制边界层流动分离,有效提升总压恢复系数。对比研究了合成双射流不同射流角度、射流峰值速度和激励频率对S弯进气道流场控制特性的影响规律。结果表明合成双射流与主流的角度越小,流动分离控制效果越好,较大射流峰值速度会对主流形成“阻挡”致使控制效果下降,激励频率与流场特征频率越接近控制效果越明显。

双旁侧无隔道超声速进气道参数化设计及流动分析

针对双旁侧无隔道超声速进气道中S弯流道内部流向涡产生的大畸变问题,提出了参数化设计技术,并基于典型飞机前体设计进气道构型,利用Liutex涡识别技术分析S弯流道内部的流动机理,并探索提升进气道出口流场品质的设计技术。研究结果表明:Liutex涡识别理论在进气道流场中能够有效识别流向涡的大小和强度;为抑制流向涡的产生和发展,降低出口畸变,进气道入口处上唇口一侧流道应采用较小的曲率,下唇口一侧则需要增大曲率;S弯流道末端应增大扭曲程度以将流向涡推至进气道出口中间区域。本文研究可有效抑制无隔道超声速进气道出口畸变,为控制S弯流道内部流向涡结构探索新型设计方法。

引黄入晋工程南干线一级泵站进水系统优化研究

引黄入晋工程南干线一级泵站上游来水需经９０°转弯进入侧向引水泵站进水池，弯道水流对进水池内水流流态影响很大。在来水角度不能改变的情况下， 通过不同运用工况试验研究， 提出在弯道右侧墙设置带缺口的导流齿，是改善弯道流态、保持进水池水面平静的有效途径。提供的最终体型及该体型下机组运行的最低限制水位， 已被设计部门采纳并实施。

液固两相流对活动弯头的冲蚀研究

为了探究流体在输送中对活动弯头的冲蚀规律,以φ76.2 mm (3 in) 10型长半径活动弯头为研究对象,建立了该型号活动弯头的物理模型.利用Fluent软件进行仿真分析,分别针对活动弯头的安装角度、流体进口速度、固体颗粒质量流量及固体颗粒直径等因素进行了数值模拟.研究结果表明:流体对活动弯头的冲蚀速率随着安装角度的增加呈现出先增大后减小的变化规律,并且在安装角度为3π/8时冲蚀速率达到最大值;随着流体进口速度的增大,其对活动弯头的冲蚀速率逐渐增大,其增长速率也逐渐增大;冲蚀速率与固体颗粒质量流量呈线性正相关关系;当固体颗粒直径增大时,冲蚀速率呈现出先减小后增大的变化规律,在颗粒直径为150 μm时达到最小值,在颗粒直径大于500 μm时,冲蚀速率的增长趋于平缓.研究结果可为活动弯头的进一步优化设计提供参考.

660 MW汽轮机进水异常分析及治理措施

介绍一起因巴基斯坦电网原因,引起全厂停电导致的汽轮机进水事故及处置措施。该电厂一台660 MW机组故障停机后,在热备用连续盘车期间,因汽缸进水引起轴封收缩,进而导致主轴抱死,同时盘车跳闸,经及时闷缸和一系列科学处理措施,使汽轮机转子得以恢复连续手动盘车,最终投用油动盘车,有效避免了一起汽轮机主要设备损坏事故。本次事故处置措施方案,对汽轮机在热备用状态下汽缸进水事故处理,有较强的借鉴意义。

竖井弯道段对进出水口水力特性影响研究

竖井进出水口弯道段(简称竖井弯道段)是控制出流是否均匀的关键体型,若设计不当,易出现偏流等问题。为比较竖井弯道段不同形式(肘型弯道段和S型弯道段)影响竖井进出水口水力特性的异同性,该文建立了大型竖井进出水口试验装置,并利用声学多普勒流速仪量测了出口拦污栅断面流速。研究结果表明:对于出流工况,竖井弯道段对出流均匀性起关键作用,肘型弯道段和S型弯道段均能获得理想的孔口流量分配;竖井弯道段形式的改变不能消除出口拦污栅断面底部负向流速,两种形式弯道段的出口拦污栅断面底部负向流速区高度基本相同;两种弯道段的水头损失相当,均占竖井进出水口水头损失的40%左右。对于进流工况,竖井弯道段对进口拦污栅断面流速分布和孔口流量分配无影响,两种弯道段的水头损失相当,均占竖井进出水口水头损失的60%左右。从水力学角度看,两种形式的弯道段对竖井进出水口水力特性的影响效果基本相同,但S型弯道段形状的细微变化对出流各孔口流量均匀性影响较大,极易导致出流不均匀,需要引起高度重视。

高温来流下U型脉冲爆震燃烧室燃烧特性试验

为了获得高温来流下气/液两相多循环U型脉冲爆震燃烧室(U⁃PDC)的燃烧特性,使用汽油/空气为燃料和氧化剂开展了相关试验研究。结果表明:当来流温度为373 K,U⁃PDC能够在15~38 Hz范围内稳定工作,且随着工作频率提高爆燃向爆震转变(DDT)距离缩短;在室温条件下、工作频率为15~25 Hz时,未能形成充分发展爆震波,表明高温来流可促进DDT过程。在室温条件下、工作频率为15~25 Hz时,由于U型爆震弯段内可燃混气分布不均匀,U型爆震弯段外侧监测到火焰的时间晚于U型弯段出口,当来流温度升至373 K后该现象明显改善。此外,U⁃PDC的点火起爆时间在3~10 ms内,且点火延迟时间是影响点火起爆时间的主要因素;U⁃PDC工作频率相同、来流温度从室温升高至373 K或来流温度相同、U⁃PDC工作频率提高时,波速随之提高,点火起爆时间缩短。