大型燃煤机组汽轮机房通风数值模拟

文中以1 000 MW燃煤机组汽轮机房为研究对象,利用CFD方法对其气流组织情况进行数值模拟,从而获得汽轮机房运转层、中间层和底层的速度场分布。模拟结果表明,采用k-ε模型进行自然通风数值模拟,可以得到与实际较为符合的参数结果。采用该法可为高发热、大空间工业厂房通风优化提供数据参考。     

EnergyPlus软件在置换通风设计中的应用研究

介绍了EnergyPlus软件中的置换通风模型,采用EnergyPlus辅助某办公室置换通风系统设计,并采用CFD软件模拟了室内温度分布,结果表明,EnergyPlus可以精确地预测置换通风系统负荷,系统设计能满足热舒适要求。     

垃圾焚烧发电汽轮机热力性能优化

为了提高垃圾焚烧发电汽轮机的热力性能,在垃圾焚烧炉不再热、汽轮机进汽温度440℃的前提下,采用对比分析的方法,对汽轮机主蒸汽压力进行了优化。分析了主蒸汽压力、汽水分离器、汽水分离再热器对机组性能、末叶片水蚀的影响。结果表明:提高主蒸汽压力可以有效提高垃圾焚烧发电汽轮机实际循环热效率。当主蒸汽压力提高时,采用汽水分离器可以有效提高汽轮机排汽干度,防止末叶片水蚀,同时可以提高末叶片效率,提高实际循环热效率。采用汽水分离再热器可以使排汽湿度明显降低,使之低于汽水分离器方案,但是实际循环热效率比汽水分离器方案低。研究成果可为垃圾焚烧发电汽轮机热力性能优化提供参考。     

基于不同启动方式的1 000 MW超超临界汽轮机高温部件低周疲劳损耗研究

为了解汽轮机寿命损耗情况,对汽轮机高温部件寿命影响因素进行分析。基于低周疲劳理论,建立汽轮机高温部件寿命损耗分析模型,采用定量计算方法分析1 000 MW超超临界机组冷态、热态启动方式下高温部件温度偏差变化情况,计算各边界条件下高温部件等效热应力及寿命损耗,并进行敏感性分析。结果表明：汽轮机低周疲劳寿命损耗率对高温部件温度偏差较为敏感,随着温度偏差的升高,汽轮机寿命损耗率大幅升高;相同的温度偏差出现在不同温度区间时,对汽轮机寿命损耗的影响亦不同,高温区间的温度偏差对寿命损耗率影响较大。汽轮机高温部件寿命评估可以为机组启动期间升温速度控制提供技术支持,降低汽轮机寿命损耗,提高机组运行安全性。     

汽机房余热回收供热系统适用范围分析

在严寒和寒冷地区,利用汽机房屋顶风机反转,将汽机房设备的散热用于供暖,实现自平衡通风供暖过程,以回收汽机房的部分冬季余热。为了探究该余热回收供暖方式的适用性,本文将利用CFD分别对不同规格和不同地区的汽机房进行自平衡通风模拟,通过对汽机房温度场和速度场的分析给出自平衡供暖方式适用范围。结果表明:以本文所选汽机房为例,1 000 MW、600 MW规格的汽机房可以采用自平衡通风供暖系统为主的供暖方式;室外温度低于-20℃时,汽机房室内平均温度将低于5℃,不宜采用自平衡供暖方式。     

发动机试验间通风效果三维数值模拟

借助CFD技术,对两种典型的基于暖通设计手册及经验设计的发动机试验间通风方案进行数值模拟,得到了发动机试验间内温度分布情况、气流组织形式和空气流速。通过对比两种典型通风方案的三维仿真结果,确定了通风方案二的通风效果更好。     

先进的CFD方法在高效率汽轮机设计中的应用

本文记录了先进的计算流体动力学（简称CFD）技术在高效率汽轮机设计中的应用，计算方法是通过强词经典的型线设计和一般的汽轮机设计方面，如整个通道的应力分析及几何特性的相互关系来描述的。该方法用于典型的汽轮机设计案例，即汽轮机多级全三维流场、叶片汽封和排汽缸的计算。CFD对设计过程的支持体现在：对复杂的流动特性提供更深入的物理认识，并为进一步研究和优化提供目标。通过比较计算结果和试验结果，评定了目前技术水平下CFD的预测能力。计算结果和试验结果取得很好的一致。还对由结构化网格和非结构化网格计算所得结果进行了相互比较，不仅证明了两者极好的一致性，而且示范了采用非结构网格的CFD软件模化复杂几何形状的特殊能力。总之，发现了CFD方法具备预测现代汽轮机组中发生的复杂三维粘性流动的能力，从而在整体上获得对流体动力机械更好的理解。性能进行预测，并对流场的总体动力特性有更好的了解。因此，先进的CFD技术是西门子发电集团设计高效率汽轮机的一个基本工具。     

我国北方既有建筑通风优化设计研究

良好的建筑通风设计,是降低建筑能耗的先决条件,是最经济的建筑节能方法,针对我国北方某一大学的既有食堂建筑和食堂周围建筑群,从建筑设计的角度出发利用CFD分析软件对食堂及周围建筑群进行模拟分析自然通风效果,并依据通风模拟结果对食堂和建筑群的规划设计提出节能优化方案,从而达到最优节能效果,为既有建筑群通风提供优化方案。     

发动机试验间通风方案采用数值模拟方法分析的作用

制定发动机试验间通风方案时,采用CFD数值模拟与传统理论结合使用,能够完善设计方案,提高设计质量。     

办公建筑蓄热和夜间通风的实验研究

以西安地区既有办公建筑为研究对象,主要研究蓄热和夜间通风对建筑室内热环境的影响。由7月22日至8月9日的实验结果可知,采用夜间通风措施与未采用通风措施房间的平均室内温度差值为1℃,最大差值超过2℃,采用蓄热措施后其室内温度可在此基础上进一步降低约3℃。通过分析室内温度变化频率可知,大部分时间实验房室内温度超过28℃;采用蓄热措施后,其中仅有21%的时间室内温度高于28℃;而采用蓄热体和夜间通风综合措施时,仅有4%的时间其室内温度超过28℃。因此,如果办公建筑室内热舒适上限温度为28℃,那么有96%的时间可以在不使用空调设备的情况下达到室内热舒适状态。     

Two-step optimal design method using genetic algorithms and CFD-coupled simulation for indoor thermal environments

The optimal design method of the indoor thermal environment using CFD coupled simulation and genetic algorithms (GA) is developed in this study. CFD could analyze the thermal environment considering the distribution of temperature and air flow in a room. Therefore, it would be appropriate to use CFD for the optimal design method considering their distribution. In this study, the optimal design means the most appropriate boundary conditions of the room among the conditions where the design target of the indoor thermal environment is achieved.The authors have been examined many types of the optimal design methods using CFD, and find that the high calculating load and the different results according to the initial conditions, among other factors, are the difficulties of the optimal method. Considering these difficulties, a two step optimal design method for the indoor thermal environment is proposed. It includes the GA for determining the optimal design for the indoor thermal environment. To examine the performance of this method, the optimal design of a hybrid ventilation system, which uses the natural cross ventilation and the radiant cooling panel, is completed. The optimal design which satisfies the design target (thermal comfort, minimum cooling load, and minimum vertical temperature difference) is found using a two step optimal design method.     

某型燃气轮机燃烧室性能数值模拟

应用CFD方法对航改QD128燃气轮机燃烧室性能进行了数值模拟。模拟结果表明:燃烧室流量分配设计基本合理,燃烧室内流场分布符合设计规律;燃烧室出口平均温度为1 298K,热点温度1 486K,径向温度分布曲线符合设计要求,OTDF=0.280,RTDF=0.086,略高于航机水平。模拟结果丰富了QD128燃机性能指标,为该机的运行、改进提供了可靠的参考依据。     

基于CFD模拟的某柔直换流站户内启动回路场自然通风方案研究

  目的  电网工程采用全户内紧凑型布置是当前国内城市电网建设大力发展形势下的必然趋势。如何将室内设备产生的大量热量散发出去,且减少对周围环境产生不利影响,是一项值得深入研究的课题。自然通风作为经济高效、无噪声产生的通风方案应优先考虑采用。为研究不同气楼方案对户内启动回路场自然通风的影响,在其他条件不变的情况下,通过改变气楼位置及形式,对广州市某直换流站工程户内启动回路场的散热效果进行对比分析。  方法  采用CFD数值模拟方法,针对流线型通风器和薄型通风器工况,模拟了厂房内气流的温度场和速度场。  结果  模拟结果显示,采用自然通风方案可行。且流线型气楼相比于薄型气楼,增大了气楼的有效通风面积,优化了室内空气流场,可将户内直流场内部环境温度多降低约2 ℃,可在相同环境温度下达到更好的整体降温效果。  结论  验证了自然通风散热方案在户内直流场启动回路通风系统应用的可行性,表明流线型气楼通风散热的效果在特定环境中要优于薄型气楼,可为以后类似直换流站工程的通风散热方案选择及气楼优选提供参考和依据。     

抽水蓄能电站地下厂房典型洞室通风优化研究

研究抽水蓄能电站地下厂房通风环境对于水电站的运行管理具有重要意义。根据华东某抽水蓄能电站的厂房环境监测数据,发现其地下厂房生产区域中的副厂房公用配电室存在温度分布不均匀与通风效率低下的问题。基于该厂房生产区域的布置情况,初步分析其成因是通风口分布不合理造成局部累积的散热量无法有效通过风口排出。基于此,根据现场通风布置提出2种方案,运用CFD方法结合现场测试数据进行模型验证之后,针对2种优化方案进行CFD数值计算选取优化方案,并根据该方案进行现场试验。结果表明,该方案具有一定的可行性。     

Numerical simulation of a hydrogen fuelled gas turbine combustor

The interest for hydrogen-fuelled combustors is recently growing thanks to the development of gas turbines fed by high content hydrogen syngas. The diffusion flame combustion is a well-known and consolidated technology in the field of industrial gas turbine applications. However, few CFD analyses on commercial medium size heavy duty gas turbine fuelled with pure hydrogen are available in the literature. This paper presents a CFD simulation of the air-hydrogen reacting flow inside a diffusion flame combustor of a single shaft gas turbine. The 3D geometrical model extends from the compressor discharge to the gas turbine inlet (both liner and air plenum are included). A coarse grid and a very simplified reaction scheme are adopted to evaluate the capability of a rather basic model to predict the temperature field inside the combustor. The interest is focused on the liner wall temperatures and the turbine inlet temperature profile since they could affect the reliability of components designed for natural gas operation. Data of a full-scale experimental test are employed to validate the numerical results. The calculated thermal field is useful to explain the non-uniform distribution of the temperature measured at the turbine inlet.     

基于正交试验方法的虹吸式水轮机进水口流态优化

为了研究进水口流态对虹吸式水轮机水力性能的影响,采用CFD研究手段对包括进水池在内的虹吸式水轮机进行了全流道三维流场数值模拟计算。通过正交试验法分析发现,虹吸式水轮机在进水池内的最优布置方案为水轮机的悬空距离为叶轮直径的1/2,后壁距为叶轮直径的1.8倍,侧壁距为叶轮直径的1.9倍。通过对虹吸式水轮机的输出功率、水力效率及叶轮进口断面轴向流速分布等参数的分析比较,最终确定出适应该模型的最优方案,将效率从74.8%提升至84.5%,水力性能得到有效改善。     

可控烟气回流量型低NOx燃烧器流场特性的试验研究

设计了一种预混式可控烟气回流量型低NOx燃烧器,以适应双气头多联产系统中燃料组分、成分变化时燃气轮机发电系统稳定工作的需要.在常压条件下,利用TSI热线风速仪对燃烧室内的速度分布特性进行了直接测量,并利用温度场比拟浓度场的方法,对燃烧室内气流混合特性进行了间接测量.结果表明:燃烧室内的速度分布及回流等特性可满足设计要求,气流之间的混合效果则需作进一步增强.同时,对燃烧器二次风分配器的结构提出了改进方案.     

Simulation of Velocity and Temperature Distributions of Displacement Ventilation System with Single or Double Heat Sources

In order to obtain a better understanding of flow characteristics of displacement ventilation,thethree-dimensional numerical models are developed using the CFD technology.The numericalsimulation results are verified by experiments,based on this,the velocity and temperature distributionof three-dimensional displacement ventilation system with single and double heat sources are studied.Velocity and temperature fields under two different cases of heat source are analyzed and compared.The numerical results show that there are three layers in vertical temperature fields of displacementventilation system with single or double heat sources,and the vertical temperature distribution ofsingle heat source is different from that of double heat sources.When indoor load is large,the comfortrequirement of people indoor can't be satisfied with displacement ventilation system only,thus anadditional refrigeration system is necessary.Furthermore,under the condition of two heat sources,thedisplacement ventilation parameters can't be computed simply according to single heat source inletparameters,therefore the interaction between heat sources should be considered.     

某国产300MW汽轮机经济性分析及优化改进

文章从宏观通流匹配设计方面对某国产亚临界双缸双排汽凝汽式300MW汽轮机的高、中压通流的效率进行了客观分析，并在此分析基础上提出了改进设计思路，按照改进思路完成了改进设计方案，用三维CFD方法对改进前后机组的经济性水平进行了评价。改造前后的经济性分析及机组的实测热耗结果表明，改进设计后机组的经济性达到同类机组的世界先进水平。