涡流恢复导叶对螺旋桨气动和声学性能影响研究

为了对比安装涡流恢复导叶与单排螺旋桨气动性能和气动噪声的差异,采用数值模拟的方法研究了安装六种不同间距涡流恢复导叶和单排螺旋桨的气动力及气动噪声。研究结果表明:在起飞状态,级间距Δx=0.27的工况下,安装涡流恢复导叶使得推力系数增加6.4%,效率增加6.7%。随着间距的增大,前级叶片的桨尖涡、尾迹涡等涡系结构在通过后级叶片时破碎并向下游传播,且强度逐渐减小。噪声强度随着级间距的增加而逐渐减小,最大级间距涡流恢复导叶的噪声与最小级间距涡流恢复导叶噪声相比降低5.7 dB,噪声下降幅度随级间距的增加逐渐减缓,存在级间距最优位置使得推力增加最大,噪声强度适中。

在线型梯度燃烧分解炉及其配套燃烧器的开发与应用

梯度燃烧技术通过多级调控分解炉进风、喂料、喷煤方式,将分解炉炉膛空间进行功能分区,建立“强贫氧还原区—弱贫氧还原区—燃烬区”的燃烧气氛环境,从而实现NOx源头减排。本文开发了在线型梯度燃烧分解炉及配套旋流分散燃烧器,可将强还原区停留时间增加至2.5~3.0s,提升了自脱硝效果。该技术在滕州东郭生产线应用后,自脱硝效率>70%,分解炉出口稳定控制NOX≤260mg/Nm3,窑尾NOx排放浓度30~50mg/Nm3,熟料氨水用量<2.5kg/t,实现了水泥窑烟气NOx的低成本超低排放。

叶型接受孔耦合叶轮结构优化对涡轮预旋供气系统性能改进研究

预旋供气系统为燃气涡轮转子叶片提供高品质冷气。为改进预旋供气系统温降性能,基于预旋供气系统数学模型的理论推导,揭示出原模型温降性能不显著的影响机制和解决方法,提出一种动叶前缘式进口的叶型接受孔的优化模型,并评估优化前后预旋供气系统的热力学和气动特性。结果表明,预旋腔内转静部件匹配问题是影响系统性能的一个重要限制因素,动叶前缘式接受孔能够解决转静难以匹配的问题。在满足供气流量和供气压力的条件下,采用动叶前缘式接受孔的优化模型预旋腔压力由原模型的640.2kPa降至533.0kPa,降低了16.7%。系统温变由温升转为温降,温降效率由-30%增加至55%,温降变化范围达13.56K。比功耗由6720 J/kg降至3979J/kg,下降了40.8%。

旋流起旋装置参数对散粮气力旋流输送特性的影响

为研究水平直管散粮长距离气力旋流输送特性,基于Realizable k-ε湍流模型,采用Fluent对不同螺旋角度和不同导流叶片长度条件下旋流起旋装置内部流场特性进行参数模拟。仿真结果表明,流场的速度随着螺旋角度的增大先减小后增大,之后再减小,由19.4 m/s减小到19.2 m/s,再增大到19.8 m/s后减小到19.6 m/s;随着叶片长度的增加而增加,由19.2 m/s依次增加到19.7 m/s。流场的静压力随着螺旋角度和导流叶片的长度的增加而增加,分别由191.1 Pa增加到584.2 Pa,和由267.5 Pa增加到304.0 Pa。当螺旋角度为25°且导流叶片长度为0.3 m时,流场的速度达到最高,为19.8 m/s,旋流场内所拥有的能量高于相同工况的其他流场,系统具有较高的输送效率。研究为散粮长距离气力旋流输送装备的开发提供理论基础。

异侧多级旋流冷却结构对横流抑制及强化传热的影响

为进一步强化前缘旋流冷却,解决目前燃气透平叶片前缘多级旋流冷却结构相邻级之间流动折转带来的高压力损失问题,并提高叶片前缘传热均匀度,在已有研究基础上提出了一种新型的异侧多级旋流冷却结构。建立了原始同侧多级旋流冷却结构和新型异侧多级旋流冷却结构的模型,采用三维定常数值模拟分析方法,在保持靶面温度不变的条件下,对比分析了多个进口雷诺数条件下不同旋流冷却结构的流动与传热特性。仿真结果表明:冷却气体通过切向喷嘴射入旋流腔内部形成高速旋流,显著提高强化传热能力;对于单级旋流冷却,冷气的周向速度逐渐减小,轴向速度增大,横流逐渐形成,横流对下游射流产生冲击作用,削弱下游换热;多级旋流冷却结构对于旋流腔内部横流可起到横流抑制作用,周向平均努塞尔数有明显提高,但原始同侧多级旋流冷却结构相邻级之间的流动折转带来了很高的压力损失;异侧多级冷却结构在原有模型优点的基础上减少了22%的压力损失,改善了冷却气体分配的均匀度,实现了旋流冷却整体传热性能的进一步提升。

不同叶片角度下煤气锅炉的旋流混合特性研究

钢厂副产煤气热值低、着火稳定性差,存在热效率低、燃烧不稳定等问题。旋流燃烧可加强燃料和氧气的混合,同时产生回流区预热未燃气体进而稳定燃烧,但目前副产煤气的旋流混合特性尚不清晰。基于计算流体力学方法,对某钢厂锅炉18500 kW燃烧器进行研究,分析不同叶片角度和内外旋向下的混合特性。结果表明,在空气叶片角度一定时,燃气叶片角度越大混合效率越高,且内外通道旋向相反时具有更高的混合效率。在燃气叶片角度一定时,若内外旋向相同,改变空气叶片角度对混合效率只具有微小影响,若内外旋向相反,改变空气叶片角度混合效率有较明显的变化,但变化趋势并不单调。研究结果对煤气锅炉旋流燃烧器的设计具有重要的指导意义。

典型旋流燃烧器低负荷稳燃特性试验

本文以某低氮旋流燃烧器为研究对象,采取试验和数值模拟的方法,研究了三次风旋流叶片角度对燃烧器喷口流场分布、喷口温度场分布以及CO、NOx生成特性的影响。结果表明:随着三次风旋流叶片角度从20°增加至50°,旋流加强,燃烧器喷口气流回流量增加,卷吸能力增强,当三次风旋流叶片角度增加至60°以后,燃烧器喷口气流出现飞边的现象,卷吸能力反而变弱;当三次风旋流叶片角度为50°左右时,高温烟气离燃烧器喷口最近,约为1.4 m;随着三次风旋流叶片角度的增大,其CO生成浓度(体积分数)呈先降低后增加的趋势,其NOx生成浓度呈先升高后降低的趋势,当三次风旋流叶片角度为50°左右时,其CO生成浓度达到最低,其NOx生成浓度达到最高,由此可以推测出,适应于锅炉低负荷稳燃的最佳三次风旋流叶片开度为50°左右。在某660 MW锅炉上进行现场试验,燃烧器三次风旋流叶片角度由0~30°调整至50°后,相同运行条件下锅炉最低稳燃负荷由25%额定负荷降低至20%额定负荷,低负荷稳燃能力明显提升。

叶片式旋流畸变发生器数值模拟研究

为研究旋流畸变对压气机性能和稳定性的影响,设计了一套叶片式旋流畸变发生器,使用不同弯角的叶片以改变旋流畸变的结构和强度。采用CFD数值模拟方法对旋流畸变发生器的特性和详细流场进行了研究,结果表明,叶片式旋流畸变发生器具有对涡和整体涡均可形成、总压恢复系数高、旋流强度调节方便的优点,旋流切向气流角最大可达25.1°;随着流量减小,对涡和整体涡的总压恢复系数增加,旋流强度先保持不变,在降至一定的流量值后急剧上升。在压气机进口截面,对涡强度近端壁区域最大,叶中区域最小。整体涡偏心时,压气机进口的旋流方向并不完全一致,在叶根局部区域会形成反向旋流。

一种内置旋流叶片的旋风分离器性能数值研究

提出了一种新的高效旋风分离器构造,在传统分离器的内外涡旋交界面上添加一组与气流旋转方向相同的旋流叶片,来阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区.基于计算流体力学(CFD),采用雷诺应力模型和离散相的随机轨道模型来计算分离器的气固两相流,并用试验数据验证了计算模型的正确性;通过数值计算分析、比较了添加旋流叶片前后的分离器性能,对旋流叶片进行了性能优化.结果显示,与传统分离器相比,添加旋流叶片能够使分割粒径减小60%~70%,有效地提高了分离效率,而压降仅增加19.3%,且旋流叶片对于小粒径、小密度颗粒的分离效率提升更为显著.

一种内置旋流叶片的新型旋风分离器

提出一种新型旋风分离器,与传统旋风分离器相比,在分离器内外涡旋交界面处设置一组沿气流旋转方向由内向外的旋流叶片,以阻挡含尘气流中的颗粒进入内涡旋区。基于CFD,采用雷诺应力模型与离散相的随机轨道模型,对分离器进行气固两相流动数值模拟,比较分析添加旋流叶片前后的分离器性能。对常规及添加旋流叶片的旋风分离器的压降、分离效率与入口气流速度的关系进行了试验研究。试验结果表明,与传统分离器相比,添加旋流叶片的旋风分离器在入口流速较小时,总效率提升明显;在入口流速较大时,添加旋流叶片后的分离器压降略有增大,分割粒径减小显著。添加旋流叶片使分离器的分离效率得到提升,对小粒径颗粒的分离效率提升作用尤为明显。

旋流浓淡煤粉燃烧器出口区域气固两相流动特性的实验研究

:采用三维相位多普勒颗粒分析仪(PDA)对旋流浓淡燃烧器出口区域两相流动特性进行了实验研究,获得了该燃烧器在不同旋流叶片开度、旋流二次风和直流二次风配比下的气固两相流场和浓度场的分布规律,并且对这些分布规律进行了分析。

预旋进气小尺寸涡轮叶片冷却的流动换热

为了获得一种具有直通式冷气预旋进气系统的小型燃气轮机涡轮叶片的流动与换热特性,采用气热耦合计算方法进行数值研究,分析了总压损失、冷却效果和涡轮效率随预旋角、冷气雷诺数和无量纲质量流量的变化规律。结果表明,涡轮叶片预旋进气冷却的总压损失随冷气雷诺数和无量纲质量流量的增大而增大,但基本不受预旋角大小的影响;涡轮叶片的冷却效果随预旋角的减小、冷气雷诺数或无量纲质量流量的增大而增强,但不会改变其表面的温度分布特征;预旋进气冷却时的涡轮效率随冷气雷诺数的增大、预旋角或无量纲质量流量的减小而提高。

前置定子叶片周向弯曲对导管桨非定常特性的影响

采用数值计算方法研究了均匀来流下定子叶片周向弯曲对前置定子导管桨非定常特性的影响。首先通过对比计算结果和试验结果,验证了数值计算方法的可靠性。再采用该方法对不同型式的定子周向弯曲开展了非定常力分析。计算结果表明,定子弯曲对效率影响不大,但是对非定常特性影响明显。转子推力脉动峰值频率为叶频及其倍频,定子周向弯曲后转子推力脉动幅值均减小,后弯10°时转子推力脉动幅值降低46%。

两个轴向叶片式旋流器的旋流强度计算公式的探讨

介绍了两个常用轴向叶片式旋流器旋流强度计算公式的推导过程,分析了它们之间的关系及应用范围,为正确选用旋流强度计算公式提供参考.

前置导叶对双吸离心泵性能影响试验研究

为了优化离心泵运行工况,运用叶轮机械设计、前置导叶预旋调节的基本理论,并结合诱导轮设计理论,设计了两种不同叶高的双吸泵前置诱导叶片.对带有不同叶高前置叶片的双吸泵进行了试验研究.研究结果表明:带有诱导叶片的双吸泵虽然扬程略有降低,且在大流量区域效率降低,但其功率消耗降低,最大可节能3.34%,且高效区往小流量偏移;14 mm叶高诱导叶片调节效果明显优于20 mm叶高诱导叶片,且能够有效地将双吸泵高效区往小流量偏移,同时降低离心泵功率消耗.

预旋进气小尺寸涡轮叶片冷却的流场研究

为了了解和掌握一种具有直通式冷气预旋进气系统的小型燃气轮机涡轮转子叶片的流场,在旋转雷诺数Reθ=4.66×106和冷却空气的无量纲质量流量Cw=1750时改变预旋角θ的大小,使其在15°～90°变化,通过数值研究得到了预旋角对涡轮盘腔、连管和涡轮叶片内冷却空气的流动以及叶栅通道中燃气的流动的影响。结果表明:(1)预旋角的变化会改变涡轮盘腔、连管和涡轮叶片冷气进口附近局部区域的流场,但是对涡轮叶片内其它区域和叶栅通道中的流动基本没有影响。(2)随着预旋角的增大,涡轮盘腔内预旋进气冷气射流的轴向穿透深度先增大后减小;当θ<45°时冷却空气沿外围屏流向转盘接收孔,而当θ>45°时冷却空气沿内围屏流向转盘接收孔;气流的周向速度随着预旋角的增大而减小。(3)垂直进气时连管内存在多个回流区和很大的涡流,流动损失较大,而采用预旋进气能够减弱或消除这些流动结构,存在最优预旋角θopt,θopt≈45°,此时连管的有效流通面积最大。

不同进风结构煤粉燃烧器冷态流场实验研究

对采用切向和端面旋流进风结构的煤粉燃烧器进行了冷态流场特性实验研究 ,实验结果表明采用端面旋流进风结构的煤粉燃烧器流场轴向速度分布对称性、均匀性大大加强 ,而一。

立体旋液式并流塔板的海水脱硫特性

引言 海水烟气脱硫技术是利用天然海水的弱碱性吸收烟气中的SO2,达到净化烟气的目的。该技术在最近四十年内已在世界范围内众多大型电厂实现工业化应用,目前,多数海水烟气脱硫系统采用ABB（即ALSTOM）公司的Flakt-Hydro工艺,以脱硫塔作为主要的吸收设备,

喷雾闪蒸中旋流叶片对闪蒸特性的影响

基于DPM离散模型、液滴破碎模型和液滴与气体之间的传热传质模型,对闪蒸室内液滴雾化闪蒸进行仿真模拟。喷雾发展初期闪蒸最为剧烈,各物理场如液滴的温度场、速度场、气体的压力场及温度场等均在极短时间内大幅度变化,随着时间推进,闪蒸反应蒸发强度明显减弱,各物理场的数值变化缓慢。研究不同叶片数量和角度对不平衡分数(NEF)、不平衡温差(NETD)及闪蒸效率等进行分析。结果表明:随着叶片数量的增加,水滴的NEF和NETD均减小,闪蒸效率增大;液滴的NEF和NETD随着叶片角度的增大先增大后减小,闪蒸效率则相反,该工况下叶片角度为35°最为适宜。