六高调门配置汽轮机进汽工况优化研究

针对亚临界300 MW汽轮机组进行建模与模态分析,可以得到汽轮机转子前两阶的固有频率与临界转速。对六高调门配置汽轮机的主要进汽工况进行说明并分析计算轴向气流力,利用Matlab软件对转子所受轴向力进行频谱分析,比较转子基频与固有频率,得到不同进汽工况下冲击力主频对各阶临界转速的避开率。研究结果表明:汽轮机转子在全周进汽工况下的稳定性与安全性最高,但流动损失较大,双对角进汽模式是最佳进汽模式。

基于CFD-DEM的旋流泵混合颗粒固液两相流研究

为了探究折叶片旋流泵固液两相输送机理,基于CFD-DEM(Computational fluid dynamics-discrete element method)耦合算法,选用油菜籽和黄豆颗粒等比例混合,在不同流量工况和体积分数下对旋流泵进行固液两相流数值模拟和试验研究。同时也研究了折叶片旋流泵内部流动规律及颗粒分布特征。小流量工况下,进口管内螺旋回流长度较长,对进口来流扰动较大。随着流量增大,进口管回流长度逐渐缩短。叶轮前端面旋涡随流量增大,数量先增加后减少,且逐渐向折点方向聚拢。泵内颗粒受循环流和贯通流的共同作用,进口管中心部颗粒主要受贯通流影响,直接穿过无叶腔,冲击叶轮进口;靠近管壁的颗粒受循环流影响较大。无叶腔内颗粒分布呈现出:中心部最高,中间部随外径增大浓度逐渐降低,外缘部浓度稍有上升。叶轮前半部颗粒数量明显少于叶轮后半部,颗粒沿叶片第1段折边运动,在折点处开始发生分离,不再跟随第2段折边。不同工况下,泵进口有不同程度的螺旋回流现象,导致进口过流面积减小。循环流的存在,使得无叶腔和进口管的颗粒充分旋起,泵送能力增强,不易发生堵塞。

非等温包覆机头胶料流场挤出均匀性的研究

对非等温包覆机头胶料流场挤出均匀性进行研究。结果表明:非等温包覆机头胶料流场压力、温度和流动速度的模拟变化趋势与实际相似,模拟试验是分析包覆机头胶料流场的一种有效方法;确定了影响胶料包覆均匀性的包覆机头流道参数(进料口位置、进料口直径和芯线牵引速度)的相关变化规律,为包覆工艺及包覆机头流道参数的合理选择提供了理论依据;确定了包覆过程中芯线牵引速度与进料口胶料流量匹配性的评价方法。该研究为包覆工艺及包覆机头流道参数的确定提供了理论指导。

喷水推进技术发展综述

该文针对喷水推进系统的控制体、推力表征、喷水推进与相互影响等基础理论研究,喷水推进泵、进口流道、操舵倒航机构、低噪声推进器等喷水推进系统的核心设计方法、相关仿真评估与试验验证手段,以及喷水推进装置在高速军、民船舶与两栖车辆三大领域的典型应用现状,进行了系统性论述。根据喷水推进技术特点以及其与现代技术发展的融合,提出了喷水推进与船体一体化系统设计、水动力设计从宏观走向微观、喷水推进数字化与智能化技术、集成电力驱动的喷水推进系统、面向隐身需求的喷水推进协调设计等喷水推进技术发展趋势。

不同叶片进口安放角的余能回收水轮机性能研究

针对余能回收水轮机叶片进口安放角在较大范围内取值影响其性能的问题,首先建立进口安放角与最优单位转速之间的理论关系,并根据余能回收水轮机的特点确定数值仿真模型,然后对输水管网余能回收水轮机给定三种进口安放角的转轮进行对比,在相同流量、水头和转速条件下进行数值仿真,比较了转轮内部流场和性能。结果表明,余能回收水轮机的最优单位转速与叶片进口安放角负相关,进口安放角在30°~70°之间取值时最优数值预测效率为92.72%~93.60%,进口安放角与最优效率值之间无显著关联,但随着进口安放角减小水轮机高效区对应的单位转速增加。通过改变进口安放角取值来增大余能回收水轮机适应的工况范围可行,研究成果可为余能回收水轮机的设计提供参考。

船用燃气轮机进气道结冰位置研究

针对船用燃气轮机进气道结冰问题,本文采用数值模拟的方法开展了风速、进气风向角对船用燃气轮机进气道结冰的影响研究,分析了不同风速、进气风向角下进气道内流场、水撞击系数以及结冰规律。研究结果表明:进气道内主要结冰位置为进气竖井弧形区域以及进气竖井和稳压箱连接部分的渐缩段,且随着风速的增高,结冰位置越集中;低风速工况的水收集系数以及平均结冰系数大于高风速工况,液滴在进气道内更易结冰;当进气风向角为135°时,进气道内积冰最为严重。

宽速域高超声速飞机进气道不起动一体化保护控制

针对宽速域高超声速飞机机动飞行任务过程中容易出现进气道不起动问题,研究开展了基于最佳进气道优化的飞行/推进一体化保护控制方法研究。该方法可依据飞行状态对进气道流场最优攻角进行实时优化,并基于极点配置策略完成攻角与燃烧室扩张比联合调节,实现飞行/推进一体化进气道保护控制。仿真结果表明,一体化保护控制方法与传统进气道不起动保护控制方法相比,在相同设计前提下可提升进气道不起动稳定裕度,降低进气道不起动风险,避免进气道不起动对宽速域高超声速飞机飞行任务造成的不利影响。

不同进风速度对气固流化床流动特性的影响

为探究不同进风速度对流化床内气固两相流动特性的影响,基于FL-5型流化床建立三维欧拉-拉格朗日模型,采用CFD-DEM双向耦合方法数值模拟流化床气固两相流,分析了6种不同进风速度下流化床内颗粒平均速度、质量分布及运动轨迹。结果表明:流化床内颗粒运动状态呈进气管对侧快速上升,两侧或进气管对侧四散下落的特殊环形结构;颗粒平均速度走势相同,剧烈波动后逐渐平稳,且波动有一定周期性,进风速度越大,波动越大,波动周期也越长;流化区域质量并非随进风速度增大而增大,过大或过小均会影响流化效果;速度过小,颗粒会在侧面及底部堆积,混合效果不佳,速度过大,颗粒飞溅明显,且到达上层的颗粒过多会破坏流化状态。

风电齿轮箱行星轮滑动轴承油膜特性分析

随着风电机组朝着大兆瓦机型、深海风电场发展,滑动轴承在风电齿轮箱中相比滚动轴承具有更大的优势,风电轴承的“滚滑替代”成为风电行业面临的一项新挑战。本文采用CFD仿真方法,对某大兆瓦风电齿轮箱一级行星轮滑动轴承的油膜承载特性进行仿真模拟。研究了滑动轴承油膜的压力分布,并积分计算了油膜的承载能力,获得了进油压力及轴承转速对风电齿轮箱一级行星齿轮滑动轴承油膜承载能力的影响规律。研究结果表明:进油压力对油膜压力及承载力的最大值影响为0.2%,轴承转速对油膜压力及承载力的最大值影响为20%,油膜压力及承载力对轴承转速相比进油压力的敏感性更加明显,为风电齿轮箱行星齿轮滑动轴承的设计计算提供了参考依据。

小型豌豆收获机清选装置数值模拟

为了提高小型豌豆收获机的作业质量,利用CFD-DEM耦合的方法对气流式清选装置分离过程进行数值模拟,探究清选装置内部流场在不同风扇转速和不同入料口风速下的变化。研究结果显示:当入料口风速为5 m/s时,排粮口附近气流速度随着风扇转速的增加而骤增,且排粮口气流速度远远大于分离室中下部气流速度,阻碍籽粒的排出;当风扇转速为1600 r/min,随着入料口风速的增加,排粮口气流速度呈先减小后增大的变化趋势,气流速度的矢量方向逐渐发生变化,分离室中下部形成涡流。

风速对浅埋近距离煤层上覆采空区氧化带分布的影响研究

以苏家沟煤矿浅埋近距离煤层采空区的特点为例,建立贯通型裂缝连通地表和上覆采空区的三维模型。基于ANSYS FLUENT模拟软件对采空区不同风速条件下的氧气浓度分布进行研究,结果表明:随着进风巷风速的增加,采空区距工作面0~20 m内的氧气浓度呈现持续增加的规律,采空区深部的氧气浓度则呈现先增大后减小的趋势;当风速为3 m/s时,氧化带分布范围最广,上覆采空区的氧化带主要集中在工作面附近及回风侧裂隙所在位置。研究结果为同类型煤矿采空区自燃防护措施的合理分布提供参考。

气门间隙对进气门工作可靠性的影响

为解决某船用发动机进气门断裂故障,排查零部件的技术因素、装配过程、强度分析、气门检查等,确定故障原因;采用配气机构动力学仿真和有限元分析验证故障原因,提出改进措施。结果表明:进气门断裂的主要原因为进气门间隙过大,造成进气摇臂与进气门之间的接触力及进气门落座力增大,导致气门锁夹下边缘和阀杆下部应力集中,安全系数下降;气门间隙调整需在气缸位于压缩上止点时进行,并按照发火顺序调节其余各缸气门间隙,提高气门工作的可靠性。

运行条件对耦合电袋除尘性能影响的试验研究

根据工业中除尘器的运行条件可设计试验系统运行工况,并探究电袋除尘器结构是否能够满足工业应用。模拟工业锅炉半干法脱硫与电袋除尘器污染物处理模式下的颗粒物排放特性,依托耦合电袋除尘器实验平台,通过设计实验参数以改变除尘器入口颗粒物浓度及布袋除尘区过滤风速,探讨入口颗粒物浓度及过滤风速对除尘器除尘性能的影响,确定适合电袋除尘器结构的最佳运行工况。结果显示:随着入口颗粒物浓度的增加,颗粒物排放浓度也会相应增加,当入口颗粒物浓度为162.12 g/m^(3)时,排放浓度超出工业锅炉现行的排放标准;当入口颗粒物浓度小于80 g/m^(3)时,颗粒物排放浓度低于10 mg/m^(3),符合普通地区的超低排放标准。随着入口颗粒物浓度的增加,总能耗呈上升趋势。保持入口颗粒物浓度、除尘器结构和施加的电压不变,仅改变过滤风速则发现随着过滤风速的增加,除尘器出口颗粒物浓度逐渐增加;当过滤风速≤1.62 m/min时,出口排放总浓度<10 mg/m^(3);当过滤风速>1.62 m/min时,排放浓度>10 mg/m^(3)。随着过滤风速的增加则电耗减小,由压降产生的能耗越来越大,2种能耗总和也越来越大。

茶叶风选机优化研究

为提高茶叶风选效果,采用理论分析和流体动力学数值仿真的方法研究了风选过程中茶叶颗粒的运行轨迹和风选室内流场的状态,并进行了相关试验验证。研究表明,茶叶风选机送风口风速分布采用上小下大方案时茶叶颗粒群有效漂移间距最大;风选室内部由于结构原因存在涡旋现象,4号和5号出茶口流出的茶叶颗粒相对质轻,其漂移轨迹较易受到涡旋的影响,可以通过设置扰流板加以减轻,且能有效降低各口茶叶混入其他口茶叶的比例,提高风选质量。

冷却塔出塔水温的迭代计算方法

基于麦克尔焓差法原理,对循环水泵运行方式变化前后的进塔风速进行了估算,给出了冷却塔出塔水温的迭代计算方法.用数学方法对冷却塔特性数和冷却数随出塔水温及进塔风速的变化规律进行了分析,并对计算过程中非线性方程的多解选择问题及迭代退出条件进行了研究,最终确定出了符合物理意义的真实解.由此确定的循环水泵各运行方式下的出塔水温可直接用于循环水泵最优运行方式的确定,对现场中冷端系统的优化具有一定的现实意义.

基于数值试验及实船试航的喷水推进器改型设计

采用基于雷诺时均法的SST湍流模型对"某轴流式喷水推进泵+进水流道+船体"系统进行数值计算,查找出了该喷水推进泵和进水流道设计存在的一些问题。依据该船体阻力、设计航速和主机功率等参数重新对该船喷水推进器进行选型,进而运用三元的方法对喷水推进泵进行设计,利用参数化设计的方法对流道进行设计。采用了数值试验的方法校核新设计的混流式喷水推进器流体动力性能,计算结果表明:新设计喷水推进泵和进水流道性能优异,并且能够较好地满足快速性指标。最后,对改进设计的喷水推进器进行了快速性预报和实船试航,试航结果表明新设计混流式喷水推进器推进航速超过设计航速9.4%,并且数值预报航速与试航结果误差为1.5%,这既验证了设计方法的有效性,也验证了所采用的数值模型的准确性。

高超侧压式进气道参数分析及试验研究

分析了高超侧压式进气过第一、二溢流窗的溢流角随后掠角的变化规律，分析了溢流窗气流与主流相互作用而形成一道脱体曲面激波的原因，设计了侧压角为６°，后掠角３０°的直前缘及圆弧前缘两套高超侧压式进气道，在Ｍ５．３风洞中利用风洞壁面自然发展的附面层进行非均匀来流下进气道起动性能及总体性能试验，试验发现大量附面层吸入不仅对起动性能有重大影响，而且对总压恢复影响也极大。

风速变化对竹湖流场结构影响的数值试验

利用EcoTaihu生态模型中的压缩坐标系下三维水动力学子模型,对4种吞吐流量(换水周期分别为36d、7.2d、3.6d、35h),东、西、南、北风向,不同风速的风场作用下的浅水湖泊进行了数值模拟,分析比较了不同风速作用下湖泊分层流场及垂向平均流场结构的差异。结果表明,随着风速的增大,湖泊垂向平均流场逐渐由受吞吐流控制转变成受风生流场控制;在此转变过程中存在着临界风速值,当风速大小超过该值时,流场结构发生明显的改变;风向和吞吐流量是影响临界风速值大小的主要因素。风速变化对稳定状态的湖泊表层、次表层流场有较大影响,而对底层和次底层影响不大。在水深水平变化较大的区域,垂直平均流场结构对风速变化的响应较为敏感,易形成环流,浅水区垂向平均流向和风向一致,深水区则和风向相反;水深变化较小的水域,流场结构对风速变化的响应则较为迟钝。

一种腹下S弯进气道低速大攻角下气动特性实验

对一种腹下S弯进气道进行了实验研究,得到了低速大攻角下的气动特性,结果表明:随出口马赫数的增加,腹下S弯进气道出口截面的总压恢复系数不断下降,稳态周向畸变指数、紊流度和综合畸变指数均上升;出口马赫数为0.45时,进气道出口总压信号的功率谱在220 Hz处存在峰值,内通道发生了局部流动分离;与地面抽吸状态相比,该进气道在低速大攻角状态下具有较高的总压恢复系数,虽综合畸变指数也偏大,但能够满足发动机正常工作的要求.

混流式喷水推进器空化性能数值分析

基于RANS方程,结合切应力输运湍流模型计算某混流式喷水推进器无空化状态时的流体动力性能。与厂商提供的数据对比表明,建立的数值模型和计算方法是可信的。在此基础上,嵌入基于Rayleigh-Plesset方程的混合物均相流空化模型,对空化条件时该喷水推进器流体动力性能进行数值计算与分析。计算得到的功率、推力等宏观量与厂商提供的数据吻合较好。计算得到空化发生时的临界进口速比值。计算结果表明,喷水推进器叶轮发生空化时,泵的流量、扬程明显降低,进而引起推力下降;在等功率条件下,随着进口速比的降低,喷水推进器叶轮空化程度越来越严重;进水流道空化的发生较喷泵叶轮空化滞后,喷口部分仅产生空间空化,较叶轮空化提前,而固壁上不产生空化;数值计算结果还证明空化限制线即为等汽蚀比转速线,且空化限制线1、2、3对应的汽蚀比转速分别约为1280、1390和1580。