汽轮机静叶出气边附近水相运动规律的试验研究

在自行研制的模拟汽轮机湿蒸汽级静叶栅试验台上，利用高速摄影和光散射等测试技术开展了尾迹区水相运动特性等项的试验研究，并结合两相流动数值模拟方法对水相运动规律进行了较系统的探讨，研究结果表明：高速气流作用下静叶吸力面上的水膜流动是溪状的；水相在静叶出气边附近的撕裂、运动受尾迹涡影响明显，且呈周期性现象，给出了不同气流流速下粗大水滴二次雾化的位置等信息，在试验工况条件下，粗大水滴完成二次雾化的位置距离静叶栅出口边最长约15mm，二次雾化后的水滴直径为5.8～62μm，其Sauter平均直径约为8～10μm，提出了结合低能流体抽吸技术在静叶尾缘开缝抽吸去湿以降低流动损失，以及依据试验结果合理确定动静叶栅轴向间隙的新思路。     

汽轮机静叶表面水膜缝隙抽吸的试验研究

在气液两相流试验装置上,对汽轮机空心静叶表面水膜缝隙抽吸进行了试验研究,并结合两相流动数值方法对水滴沉积的径向分布进行了探讨.试验条件为:叶栅进口空气湿度为7%,水滴直径分布在1.5～201μm之间,抽吸缝隙宽度为1 mm,缝隙角度为45°.研究结果表明:吸力面上的抽吸缝在相对弧长约为0.5处具有最大的抽水效率,而压力面的抽吸缝隙越靠近尾缘处抽水效率越高,且压力面的缝隙抽水性能比吸力面的好,增加气流速度会引起抽水效率降低,增大缝隙抽吸压差可以提高抽水效率.另外,抽水效率沿着叶高方向是增加的.     

湿蒸汽透平静叶尾迹区的水滴运动规律

本文采用数值解法求解湿蒸汽透平级静叶尾迹区二次水滴的运动微分方程,得出在不同工作条件下各种尺寸二次水滴的运动特性.计算时考虑了水滴变形和破裂以及尾迹区蒸汽速度埸不均匀分布对水滴加速过程的影响.用所述方法对一个实际湿蒸汽透平级动叶的水蚀部位作了验算,计算与实测取得一致.最后对这一方法在叶片防水蚀方面的应用作了探讨,并建立了一个确定动叶水蚀可能性的判别关系式.     

考虑气动和湿汽损失综合影响的低压多级透平优化

针对叶轮机械多级透平优化的问题,在考虑湿蒸汽透平中气动损失和湿汽损失的综合影响的基础上,采用响应面方法对某300 MW汽轮机低压缸末三级透平进行了优化。优化变量为末三级静叶的安装角和型线沿叶高的积叠规律,安装角优化通过改变多级透平级之间的压力平衡,来改变湿蒸汽透平级内过冷度的分布,降低非平衡热力学损失和水滴的直径,使得末三级的湿汽损失减小了20.71%,由此获得了通过调整低压透平静叶安装角从而减小湿汽损失的方法。静叶积叠规律的优化中通过改善反动度沿叶高的分布、减小叶根边界层分离和降低二次流损失提高了气动效率,同时引起级内过冷度和出口流速沿叶高变化,使一次水滴和二次水滴的直径减小,导致气动损失降低了0.52%,湿汽损失进一步降低了9.48%。该结果可为多级透平优化提供参考。     

轴向间距对二次水滴运动特性及沉积规律的影响

基于有限体积法、计算流体力学研究了某核电大功率汽轮机次末级的二次水滴侵蚀问题,采用Lagrangian方法求解了水滴的离散输运方程,利用Eulerian方法求解了叶栅内蒸汽的流动,并为叶栅通道内的汽相流动与水滴运动建立了数学模型.在定常条件下,通过轴向间距对二次水滴运动特性及沉积规律的影响研究发现:脱离静叶尾缘的水滴在叶栅通道空间中均呈现出向上端壁倾斜的运动趋势,由此获得了叶栅通道中水滴在各固壁面的沉积率;加大轴向间距可以减小二次水滴对动叶片的撞击速度,增大大颗粒水滴抛落到轴向间距上端壁的沉积率.所以,依据大颗粒水滴的集中沉积区域可以确定动叶表面去湿沟槽的适宜位置,该位置应位于吸力面上半部的前缘至中弦区域之间.     

空心静叶汽膜孔排吹扫除湿的数值研究

为了降低蒸汽轮机末级叶片表面的蒸汽凝结和水滴沉积、抑制水膜形成,通过借鉴燃气轮机气膜冷却思想提出在汽轮机空心静叶表面设置离散的汽膜孔排进行吹扫除湿,使用ANSYS-CFX软件求解了三维定常黏性雷诺时均N-S方程,采用k-ω湍流模型及壁面函数法数值研究了孔排吹扫除湿性能及其对叶栅主流场的影响。结果表明:当吹汽比小于1.0%时,静叶表面能够形成良好的热汽膜层,叶片表面湿度降低明显且对主流影响较小;随着吹汽比的增大和吹扫温度的提高,叶栅出口的平均湿度降低,主流的流动效率急剧降低。综合考虑叶片表面湿度和主流的流动效率,在所提除湿结构和0.5%~1.0%吹汽比下除湿效果最好。该结果为开发汽轮机新型高效的除湿方式提供了有益的探索。     

汽轮机静叶栅中水滴运动与沉积规律的数值研究

在FLUENT计算流体力学软件中应用RNG k-e湍流模型、近壁面双层区模型和拉格朗日法对某300 MW汽轮机末级静叶水滴沉积进行了数值模拟.结果表明:大水滴不能完全跟随流线运动,运动轨迹偏向叶片压力面;直径小于1 μm的水滴以湍流扩散的方式沉积在叶片表面上,直径为1～5 μm的水滴在湍流扩散和惯性的综合作用下沉积,直径大于5 μm的水滴的沉积受到湍流扩散作用的影响很小,主要在惯性作用下沉积;直径小于1.6 μm的水滴主要沉积在静叶的压力面上靠近尾缘的一小段区域和吸力面上靠近尾缘的一大段区域,直径大于1.6 μm的水滴主要沉积在压力面尾缘附近和吸力面前缘处.研究水滴沉积分布对于设计静叶去湿和减少动叶侵蚀具有参考作用.     

二次吹扫条件下的PEMFC冷启动实验

通过使用干空气二次吹扫的方式对稳定工作后的质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池进行除水处理,考察了单电池经过吹扫除水操作后的除水量以及内阻变化过程,并研究了单电池经过吹扫除水处理后的常温启动性能以及-10℃下的冷启动性能.实验研究发现:单电池经过干空气二次吹扫处理后,可以在较短时间内经济有效地移除电池内的水,同时单电池的内阻升高.单电池经过干空气二次吹扫后常温启动性能下降,且随二次吹扫流量的增加而加剧,但未造成不可恢复的性能损失.适当的二次吹扫流量可以使电池成功冷启动.吹扫除水策略是优化PEMFC冷启动性能的关键因素之一.     

航空发动机吸雨试验中进气道内水滴粒径变化

摘 要: 为了研究航空发动机吞水试验中,进气道内水滴粒径的变化,通过DPM模型数值仿真的方法,研究了吸雨模拟试验中发动机不同状态下进气道内水滴粒径的变化。计算结果展示了水滴进入进气道后粒径变化和液滴分布,结果表明：发动机不同状态下,不同初始粒径的水滴进入进气道后,液滴的平均体积直径和索太尔平均直径均急剧减小并维持在恒定值;发动机最大状态下,喷水装置以50°锥角喷射,水滴会随气流向进气道中心轴收敛,不同喷嘴喷出的水滴之间存在干涉;慢车状态下,进气道内水滴分布更加广泛,液滴直径值大于最大状态时,靠近进气道边缘的喷嘴会有一部分水滴打在唇口上,并飞溅至进气道外。     

周期性尾迹对涡轮端区二次流强度影响

为进一步认识上游周期性尾迹对涡轮端区流动的影响,分析尾迹与端区二次流结构之间的相互作用,基于高负荷低压涡轮叶型Packb对非定常工况下尾迹与端区流动进行了数值模拟研究,并借助扇形叶栅实验台进行辅助校核。数值研究采用商业CFD软件进行仿真,借助LES模型耦合Smagorinsky亚格子模型,对尾迹造成的端区流动影响进行了分析。研究表明,尾迹的存在使得叶栅出口处的端区二次流强度出现周期性的变化,其增强与削弱作用的交替出现是尾迹在通道中所处位置不同所造成的,利尾迹周期性地对二次流强度的削弱作用可有效减小端区流动损失。     

论生活饮用水水质与卫生

饮用水的安全与卫生越来越受到人们的重视，饮用水水质标准为人们提供了直观的水质依据。以太原市城市生活饮用水为例，说明目前城市集中式供水水质符合国家饮用水水质标准，可以满足人们正常的生活需要，建议使用处理后的地表水。     

景观用水导致水环境变化的实例调查

在导致水环境变化的诸多因素中,景观用水的影响相对容易被忽视。通过对部分水质指标的采样分析,同时辅以水生植物调研及部分水域微生物显微镜镜检,对一例景观用水的人工水域水环境状况进行了调查。结果显示,尽管人工水域考虑了与天然河道的连通,但水质仍出现较明显的恶化。由此表明,对景观用水导致的水环境变化问题应给予更进一步的重视。     

盐水入侵现象及其对电厂取水口位置的影响分析

通过对河口盐水入侵现象的分析,结合电厂温排放的实际情况,阐述了均质水体温排水的温度分布及取水口布置的一般规律,分析了盐水入侵时电厂温排水的影响,提出了盐淡水分层中取排水位置选择应关注的问题.     

吉林油田低渗透油藏注入水水质实验研究

吉林油田低渗透油藏95%以上采用注水开发的方式,而注入水大多是污水回注,因此,有必要对其水质情况进行研究,改善水质,从而提高油层采收率.以吉林油田八面台油田方44、方68两个区块储层为研究对象,从目前注入水水质现状分析入手,对注入水与地层水的配伍性、注入水与地层的敏感性、注入水水质对储层的影响等进行研究,内、外因相结合,综合分析注水伤害情况,给出水质改善建议.     

基于不同生态目标的玉符河湿地生态需水量研究

为保护北方地区湿地生态环境健康、恢复物种多样性,首要任务是确定湿地的生态需水量,以确定所需补水量。本文针对北方地区的河道型湿地,以济南市玉符河湿地为例,考虑丰、平、枯水年不同降水频率下的水面净蒸发,结合植被、土壤、野生生物栖息地、地下水补给需水量,利用水量平衡法汇总得到针对不同生态目标的理想、适宜和最小生态需水量。计算结果表明：消耗型最低生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为5.976~7.018×106 m3、3.954~4.857×106 m3、1.937~2.837×106 m3;保护型合理生态目标的理想、适宜、最小生态需水量分别为9.839~11.181×106 m3、5.817~6.922×106 m3、2.762~3.770×106 m3。本文计算成果为下一步玉符河湿地生态环境健康的保护和物种多样性的恢复提供了理论支撑。     

苏州水网水量调控研究

建立了苏州水网一维非稳态水量和水质数学模型，采用实测资料率定并验证了各参数，应用水量数学模型计算了各种引水调控方案，确定了引水流量，应用水质数学模型进行了各种引水调控方案下的水质预测，经过多种引水调控方案的分析和比较，得到了改善苏州环城河水质最佳引水方案。     

中国水资源市场化探析

在分析了我国应建立水资源市场的基础上，阐述了水资源市场中的水权转让和水权交易中价格体系，提出了推进水资源市场化的有效措施及应注意的问题。     

关于晋中市集中式饮用水源水质状况调查

对晋中市饮用水水源地水质进行采样监测分析,针对饮用水源地水质现状,提出饮用水水源地的防控对策。     

地表水的臭氧化处理研究

对地表水臭氧化的效果进行研究。臭氧氧化反应所需的时间较短，在2min之内反应基本完成。臭氧处理地表水后，水质可以产生显著的变化，除了直接降低CODMn，负荷、芳香族有机污染物的含量、有效杀灭藻类外，还可通过溶解氧的增加及水的可生化性的增强来改善水质。     

节水型校园建设规划的研究

以天津大学为例,通过对建设节水型校园的必要性和水环境现状的分析,提出了节约水资源、改善校内水环境的规划措施.节水型校园规划将以节水为目标,再生水回用为核心,地面水综合整治为重点,改善校园内的整个水环境;包括建立再生水回用系统、景观水体处理系统及水系网络建设,使校园内的水体形成"网、线、点",在天津大学内形成一个良好的水生态系统网.同时,对此节水工程规划所带来的社会效益、环境效益、经济效益等方面做了论述.