某工业汽轮机转子动力学设计与评估

工业汽轮机作为石油、化工、冶金等装置中的动力核心,其转子动力学特性设计是汽轮机设计的关键问题。基于工业汽轮机转子动力学设计与当前研究现状的评估,从实际工程问题出发,对某驱动丙烯制冷压缩机用的工业汽轮机转子动力学设计过程、轴承选择、轴承参数优化和转子动力学评估进行了研究。厂内机械运转实验结果表明,该汽轮机的转子动力学设计是成功的,该流程与方法,也适用于其他旋转机械转子动力学设计、轴承调整与评估,具有工程借鉴意义。

空冷汽轮机低压级组叶片模化设计与开发

针对空冷汽轮机低压级组叶片设计困难的问题,基于叶片模化设计技术,结合先进的计算流体动力学(CFD)技术,提出了空冷汽轮机低压级组叶片模化和改型优化设计方法。该方法主要是用于将母型低压级组叶片通过模化设计改进为与设计目标总体性能参数相近的低压级组,在此基础上,应用三维气动分析设计优化方法对低压级组进行了改型优化设计,得到了满足设计要求的空冷低压级组叶片;同时,对低压级组进行变工况分析,以保证低压级组在许用范围内具有较好的变工况性能。该方法将多种先进技术相结合,缩短了开发周期,降低了开发成本。研究结果表明,采用该方法开发的低压级组能够很好地继承母型低压级组的优良特性,保证了叶片的安全性和可靠性,具有良好的气动性能和适用范围。

基于可视化的三阶段技术跟踪模型及实证研究

技术跟踪是对传统技术管理方法的有益补充,通过技术跟踪,可以了解某一技术领域的现状和发展态势,为技术管理提供决策信息支持。基于此,文章从企业竞争策略的角度,从内部基础、中间交流合作,以及外部依赖三个层面,构建了一个"优势——合作——依赖"的三阶段技术跟踪模型。同时,以现代信息技术为手段,开发实践层面的技术跟踪工具,并以公路工程领域为例,从技术优势、技术合作和技术依赖三个维度进行技术跟踪模型的可视化实验,以此判别技术领域的深层次组群结构,以期为相关技术策略的制定做一些基于工程技术分析的支撑性工作。

高参数高转速工业汽轮机转子稳定性评估

正确评判汽流激振引起的转子失稳是设计出转子动力学特性优良的高参数高转速汽轮机的关键。针对以上问题开展研究,首先采用不同方法分析获得调节级密封的交叉刚度,通过对不同方法获得结果的对比,得到杭汽专用程序计算获得的密封汽流激振力对转子稳定性评估偏安全的结论。然后,考虑汽轮机各密封部件处的交叉刚度,对一特定高参数高转速汽轮机转子稳定性进行评估,分析结果表明,该高参数、高转速合成气汽轮机转子稳定性安全系数为2.58,具有优良的转子稳定性。

汽轮机叶片改型及三维气动优化设计

为了提高汽轮机的效率,本文采用基于人工神经网络及遗传算法的叶轮机械叶片三维优化设计方法,对某低压叶片级组进行优化设计。优化目标是在流量不减小的情况下,减少叶片内的流动损失,增加叶片的总总效率及等熵效率。优化仿真结果显示,优化后所获得的扭曲叶片有效地改善了次末级叶根处的流动分离,流道损失显著降低,流量和总总效率也都得到了大幅度的提高。

工业汽轮机高效压力级叶型优化与应用

为进一步提高汽轮机效率,追求更高的运行可靠性和更好的维修便捷性,开展了工业汽轮机高效压力级叶型优化的工作。优化获得的多个候选高效叶型,效率提升明显,并且具有较好的变工况特性。和国外某先进厂家新开发的高效叶型的气动性能相对比,优化获得的高效叶型的气动性能更好,变工况性能更佳,且强度振动性能与其相当。用某两台实例汽轮机机组进行应用验证,设计工况时压力级组效率分别提高了0.9%和1.38%,证明了叶型优化工作是成功的。

高背压大流量空冷汽轮机低压级组叶片设计及优化

开发出一套基于一维热力设计、准三维设计分析和优化、全三维流场分析以及叶片结构设计、强度、振动分析的开发体系。通过以空冷低压级组为实例进行设计,结果表明通过该设计开发体系,能够方便可靠地进行汽轮机通流和结构的设计和优化,这对汽轮机设计和改型具有很好的实用意义。

高参数高转速工业汽轮机调节级动应力评估

建立了一套评估复杂阻尼结构叶片动强度的分析方法,完善了复杂阻尼结构叶片的设计体系。对一特定的高参数高转速调节级动叶动应力进行了评估,评估结果显示,该调节级叶片的动应力满足安全性要求。

不调频叶片设计改型研究

将计算固体力学分析、三维计算流体动力学分析以及流固耦合技术与传统的常规计算方法和汽轮机行业安全性准则相结合,综合判断动叶片在其共振点上运行的安全性。针对某一低压叶片级组,通过对其进行改进设计,在基本保持原有气动性能的前提下提高了叶片的安全性能指标,扩大了该低压级组转速运行范围。

工业汽轮机高效压力级叶型优化与实验

随着计算机技术和计算流体动力学的发展,采用全三维CFD方法结合现代优化理论进行汽轮机通流部分气动优化的工作得以实现。开展了高效压力级叶型优化的工作,获得了多个候选高效叶型,相比于原始叶型效率提升明显,并且具有很好的变工况特性。在此基础上,开展了优化叶型的叶栅吹风实验工作,实验结果表明,在实验工况的广泛变化范围内,优化叶型总压损失系数较原始叶型降低1%左右,表明此优化方法和高效叶型的优化工作是成功的。研究成果可为透平机械其他叶型优化提供参考。

离心压缩机湿压缩的气动性能分析和强度校核研究

采用湿压缩技术可以降低压缩机出口的温度,有效解决裂解气的结焦问题。采用CFD方法对某离心压缩机进行了湿压缩的气动性能分析,将气动计算所得到的叶片表面压力加载到CAE模型中,从而进行了湿压缩的强度校核。结果发现:在合理选取的进气温度为30℃,喷水量为工质流量的1%时,此压缩机的出口温度明显降低,流量增加,单位质量工质所需要的耗功也降低;在水滴直径为5μm时,对叶片强度影响很小。此研究为离心压缩机湿压缩的发展和安全使用提供了一定的基础。

陀螺系统时间有限元方法

将保辛的时间有限元方法应用于陀螺系统,扩展时间有限元方法的应用领域。同时导出陀螺系统时间有限元方法的形函数矩阵、时间单元刚度阵列式和非齐次外力的表达式。该方法既继承了有限元保辛的优良特性,又大大提高了数值计算精度,具有非常明显的优越性。算例给出本文方法、四阶Runge-Kutta方法与Newmark方法的比较结果,进一步表明本方法的优越性。

基于多维标度的专利组合图谱绘制及应用

专利组合对于当前我国提升自主创新能力、实现科技强国的知识产权战略,提高企业竞争力具有重要的现实意义,但目前还缺少一种有效的工具用以指导专利组合的实践。基于此,文章在对国内外相关研究梳理的基础上,找出目前研究存在的不足,提出一个基于多维标度的专利组合图谱绘制方法,并以公路工程领域为例进行可视化实验,对此领域主要企业的专利组合情况进行相对系统的分析,以此判别技术领域的深层次结构,以期为专利组合的实践提供一种现实可行的思路和手段。