基于DPM的水电站一管多机引水系统岔管段冲蚀分析

针对某电站一管多机引水系统中Y型岔管段冲蚀现象,建立非对称岔管物理模型。采用离散相DPM模型模拟计算不同流速条件下2台机组不同台数组合运行时岔管段的冲蚀磨损情况,分析流速、泥沙含量对岔管段内壁冲蚀磨损的影响。结果表明,不同机组组合运行时,冲蚀主要发生在主管与岔管的交叉处,且平均冲蚀速率随含沙水流流速的增加而增加;当流体流速在3～5m/s时随着流速的增加,支管的偏转角对其冲蚀速率的影响显著增加,偏转角大的支管较偏转角小的支管冲蚀磨损更为严重。     

换热管束冲蚀磨损的实验研究

搭建了管束的冲蚀磨损实验台,并通过Fluent软件验证了气固两相流的均匀性。通过对3组不同硬度的靶材圆管(PVC管、电木管、304不锈钢管)进行磨损试验研究,得到各工况下的靶材的磨损量。通过Matlab软件对实验数据进行线性拟合,最终得到磨损量关于颗粒的流速、硬度、浓度、粒径等因素的关联式。对关联式的理论分析可知,在低流速下,浓度对于磨损量的影响不明显,达到一定流速时,浓度的影响才开始急剧增大。在一定条件下,为确保换热管束在冲蚀磨损下的可靠性,存在一个极限流速。研究给出了极限流速与浓度的关系曲线,为工业上烟气流速的选择提供了参考。     

挟沙风作用下风力机叶片涂层冲蚀磨损研究进展

随着化石资源的逐渐枯竭,风力发电技术在近几年得到了大力的发展。内蒙古中西部拥有得天独厚的风力资源,但其周边环境恶劣,风中挟带着大量的沙粒对高速旋转下的风机叶片涂层冲蚀磨损严重,导致风电场对叶片的运营维护成本增加。本文对国内外有关涂层材料的冲蚀磨损研究进行了综述,讨论了涂层材料冲蚀磨损过程中各因素对磨损量、应力应变分布规律、磨损机理等的影响,为研究挟沙风对风机叶片涂层冲蚀磨损的过程提供一些思路和展望。     

含CO_2气流对20号碳钢冲蚀磨损性能影响的试验研究

火电站燃煤锅炉由于飞灰冲蚀磨损而导致爆管的问题一直是行业急待解决的问题。用试验研究方法,在温度为250-450℃之间,研究了气流中含CO2气体时对20号碳钢冲蚀磨损性能的影响,并与之前在压缩空气流中做的此类试验结果做了比较。试验结果表明,加入CO2气流后20号碳钢的磨损规律未变,其相对磨损量随温度的升高先减小后增大。同时,由于氧化腐蚀和冲蚀的交互作用,加入CO2气流后20号碳钢的冲蚀磨损量明显增大。     

含SO_2气流对20号碳钢冲蚀磨损性能影响的试验研究

主要研究燃煤锅炉中烟气中含有SO_2腐蚀性气体对锅炉尾部烟道常用金属材料20号碳钢冲蚀磨损的影响。在试验台上进行了250~450℃温度范围内,含SO_2的气流对20号碳钢的热态飞灰冲蚀磨损试验研究。试验结果表明:20号碳钢在含SO_2腐蚀性气体中的相对冲蚀磨损量明显大于之前在压缩空气流中的相对冲蚀磨损量,显然由于磨损和腐蚀交互进行,使得金属冲蚀磨损加剧。并且在试验温度范围内低温段的影响大于高温段的影响。20号碳钢的热态磨损特性不变,仍然是随温度升高,磨损率先下降而后升高,而临界温度有所提高,为375℃。     

挟沙风对风力发电机叶片冲蚀磨损的数值研究

风力发电机叶片的风沙冲蚀问题是风电机组耐候性研究的重点之一,该文通过数值模拟的方法,基于1.5 MW的叶片,建立相似模型,研究不同沙尘粒径、不同来流风速和不同叶尖攻角等冲蚀条件对叶片的磨损特性及规律。研究表明：叶片受到的磨蚀率随风速增大而增加,在9 m/s风速时冲蚀分布集中于叶根、叶尖附近,随着风速增大冲蚀由叶根向叶片的中后段移动,且冲蚀效果更显著;随着沙粒粒径增大,叶片磨蚀率逐渐增大,且集中在叶根和叶片中前段;风沙冲蚀角度影响叶片表面的冲蚀分布,角度越大,冲蚀分布的面积越大。     

抽水蓄能电站甩负荷球阀动水关闭过程流固耦合研究

抽水蓄能电站甩负荷过渡过程中,内部流场与外部结构双向作用,对球阀安全运行造成不良影响。为探讨抽水蓄能电站甩负荷工况球阀动态关闭过程中流场演变对球阀关键部件的影响,基于流固耦合理论,建立球阀系统离散角度有限元仿真模型,以多角度结构分析近似模拟球阀在动水关闭过程中的结构瞬态过程,反映球阀流道的分布特点及薄弱环节的数据特征。为此,先对某抽水蓄能电站进行数值模拟,提取甩负荷过渡过程关键参数,根据仿真结果确定球阀流场边界条件;然后计算球阀流道内流场压力与速度分布;最后基于流场仿真结果建立球阀结构流固耦合模型,求解球阀瞬态过程结构强度相关参数分布。结果表明,甩负荷过渡过程中,在水流三维瞬变流动的影响下,球阀结构的应力分布具有明显规律性,工作密封与检修密封的过流面积突变,导致应力极大值出现在基座与枢轴部位。流场作用于球阀壁面的变形量叠加,球阀总变形量呈现由上游至下游逐渐递增的趋势。     

流化床锅炉水冷壁管冲蚀磨损特性及防磨措施

利用自行设计制造的高温冲蚀磨损强化试验装置,对流化床水冷壁管的20钢材料以及防护措施进行了高温冲蚀磨损试验研究。结果表明:最大冲蚀率出现在20°攻角,材料的冲蚀率随气流速度增大、气流温度升高和气流中磨粒密度的增大而增加。20钢的冲蚀机理包括犁削、切削和挤压成片作用,其中低攻角时以前两者为主,高攻角时以后者为主。上海金山石化热电厂CFB锅炉水冷壁管防护措施的现场使用证实:超音速电弧喷涂碳化铬合金用于锅炉管道防磨切实可行、效果优良。图12参4     

小型WNS燃油锅炉改燃生物质后烟管磨损数值模拟分析

小型WNS燃油锅炉改燃生物质成型燃料后因烟气流速显著增大,并带有飞灰颗粒,可能磨损烟管。根据直径大小将飞灰颗粒分为D1、D2、D3和D4四类,通过数值模拟分析了四种颗粒在不同烟气流速下对烟管磨损位置和磨损量的影响。结果表明,D1磨损外排烟管进口边缘;D2磨损外排烟管壁面及边缘;D3和D4主要磨损内外排烟管壁面及边缘。最大磨损量随着流速上升而增大。低流速时,不同颗粒造成的最大磨损量及差别均较小,而高流速将显著加剧D1导致的磨损。     

基于DPM模型的光伏组件冲蚀磨损特性分析

文章运用离散相模型(DPM)模拟了风沙气固两相流中的沙粒对光伏组件表面的冲蚀磨损,分析了不同的风速、沙粒粒径、安装倾角下,光伏组件表面冲蚀率的变化情况。研究结果表明:光伏组件表面的冲蚀率随着风速的变化呈指数变化趋势;光伏组件表面冲蚀率随着安装倾角的变化而发生明显变化。这说明风速和安装倾角是影响光伏组件表面冲蚀率的两个重要因素。     

大型烟气转换装置流阻特性的试验与数值研究

在阀门动态性能测试系统上,对大型烟气转换装置的阀组试件进行了流阻特性试验,应用计算流体力学(CFD)软件对试件内部流场进行了数值模拟,并将试验结果和模拟结果进行分析和比较.结果表明:大型烟气转换装置的流量系数和流阻系数与气体的流动速度(流量)无关,主要取决于烟气转换装置的尺寸、结构及内腔形状;烟气转换装置的压力损失随流速的增大而增加;数值模拟结果与试验值吻合较好,说明采用的数学模型及算法具有较高的可靠性和精度.     

电控汽油喷油器瞬态流动的建模方法及其数值模拟

为了研究电控汽油喷油器内部瞬态流动情况,建立了喷油器的几何模型和数学模型.采用FLUENT软件中的动网格技术和自编程序控制模型的边界条件,计算了球阀的受力情况和速度,从而模拟了喷油器球阀的运动过程.该建模方法使每一步的数值模拟计算都依赖于前一步的计算结果,从而保证了数值模拟的连续性.通过每一步的迭代,得到每一时刻喷油器内部流体的压力、速度、流量.结果表明:该喷油器瞬态流动的建模方法是行之有效的,其数值模拟结果和实验结果相吻合.该方法也揭示了喷油器喷孔拐角处空化现象的产生、发展和消失过程,并可给出喷孔出口处速度分布情况.     

风力机叶片涂层风沙冲蚀磨损特性的风洞试验研究

传统的挟沙冲蚀试验台与风沙风洞难以构建均匀风沙流场,难以准确反映风力机叶片的风沙磨损特性。因此,在改造的风沙风洞中,通过对风力机叶片平板试样开展涂层冲蚀磨损试验,探究不同冲击速度、冲击角度及有效截面质量流率对风力机叶片涂层材料冲蚀特性的影响规律。试验结果表明：有效颗粒质量流率一定时,在相同冲击速度与冲击时间内,磨损量在冲击角度约为30°时达到最大。小于30°时,磨损量随冲击角度的增大而快速增加,大于30°时磨损量随冲击角度的增大而逐渐降低;磨损量随冲击速度的增大而增大;磨损量随有效颗粒质量流率的增大而呈线性增大趋势;切削磨损量与总磨损量有相同趋势,冲击磨损量随着冲击角度的增大而逐渐增大。     

基于数学模型的煤粉锅炉管束磨损预测与分析

根据飞灰质量浓度与烟气速度的计算式建立了以易测取量为输入参数的磨损预测数学模型,通过测取预测模型的输入参数,对受热面的磨损量进行预测,并将其表示为过量空气系数与飞灰细度的函数.结果表明：过量空气系数和飞灰细度对磨损量影响显著;控制过量空气系数与煤粉细度,可以有效地降低磨损量;结合输入参数的在线测量,该模型亦可作为锅炉对流管束磨损的监测模型.     

Effect of size and concentration of silt particles on erosion of Pelton turbine buckets

Erosive wear of hydro turbine runners depends upon different parameters such as size, hardness and concentration of silt particles, velocity of flow, properties of the base material of the turbine components and operating hours of the turbine. Various researchers have conducted experiments to study the effect of these parameters on erosive wear. Most of these experiments were on small-size samples at different types of test rigs to simulate the flow conditions in turbines, however actual flow conditions and the phenomenon of erosive wear are too complex to simulate. Under the present study, effect of these parameters on erosion in actual conditions has been investigated experimentally. An extensive experimental study has been carried out on a small scale Pelton turbine. Based on the experimental data collected for different parameters, correlations have been developed for wear rate of Pelton turbine buckets as a function of critical parameters, i.e., size and concentration of silt particles and jet velocity.     

Effect of Placements （horizontal with vertical） on Gas-solid Flow and Particle Impact Erosion in Gate Valve

Gate valve has various placements in the practical usages.Due to the effect of gravity,particle trajectories and erosions are distinct between placements.Thus in this study,gas-solid flow properties and erosion in gate valve for horizontal placement and vertical placement are discussed and compared by using Euler-Lagrange simulation method.The structure of a gate valve and a simplified structure are investigated.The simulation procedure is validated in our published paper by comparing with the experiment data of a pipe and an elbow.The results show that for all investigated open degrees and Stokes numbers(St),there are little difference of gas flow properties and flow coefficients between two placements.It is also found that the trajectories of particles for two placements are mostly identical when St 1,making the erosion independent of placement.With the increase of St,the distinction of trajectories between placements becomes more obvious,leading to an increasing difference of the erosion distributions.Besides,the total erosion ratio of surface T for horizontal placement is two orders of magnitudes larger than that for vertical placement when the particle diameter is 250 μm.     

煤粉颗粒对管道壁面磨损的数值模拟研究

应用计算流体动力学（CFD）研究煤灰颗粒穿过槽道中10×11错列排列AISI 304不锈钢管束时槽道壁面受到的磨损状况。流场采用直接数值模拟,流场与管束之间的耦合采用内嵌边界技术求解,颗粒轨道采用拉格朗日轨道模型求解并考虑颗粒与流体之间的双向耦合。通过选用200μm粒径的颗粒来分析颗粒对壁面的磨损状况。颗粒对壁面的碰撞频率和壁面局部质量磨损率的分布表明,壁面局部质量磨损率对壁面的磨损量起关键作用,壁面局部质量磨损量的分布也与预测值相符合。     

极地船波纹换热管冲蚀磨损研究与防护

针对极地船波纹管换热器中进入冰晶颗粒对管路产生严重腐蚀磨损问题,采用CFD中欧拉-拉格朗日离散框架的DPM模型及腐蚀磨损模型研究流速、冰晶颗粒直径和含冰率条件变化对水平直波纹管磨损特性的影响。结果表明:波纹管磨损严重位置发生在波纹与直管衔接处、波谷处以及与流速相对的波峰面,且出口直管段磨损最为严重,而水平光滑圆管顶部位置磨损比较严重,但波纹管的磨损率均大于相同条件下光滑直管的磨损率;流速对磨损率影响最大,可使波纹管使用寿命减少10倍以上;冰晶颗粒直径对波纹管磨损影响较小;含冰率对管壁磨损也有很大影响,含冰率为10%时波纹管使用寿命比含冰率为2%时的减少4.2倍。根据以上研究结果提出了相应的防护措施。     

The importance of sensitive parameters effect on the combustion in a high velocity oxygen-fuel spray system

In this study computational fluid dynamics (CFD) model has been developed to predict gas dynamic behavior in a High Velocity Oxygen-Fuel (HVOF) thermal spray gun in which premixed oxygen and propane are burnt in a combustion chamber linked to a parallel-sided nozzle. The CFD analysis is applied to investigate axisymmetric, steady-state, turbulent, compressible, chemically reacting, subsonic and supersonic flow inside and outside the gun. The gas velocity, temperature, pressure and Mach number distributions are presented for various locations inside and outside the gun. The calculated results show that the most sensitive parameters affecting the process are fuel-to-oxygen gas ratio and total gas flow rate. Gas dynamic behavior along the centerline of the gun depends on both total gas flow rate and fuel-to-oxygen gas ratio. The numerical simulations show that the axial gas velocity and Mach number distribution depend on both flow rate and ratio; the highest velocity is achieved at the higher flow rate and most fuel-rich ratio. In addition, the results reported in this paper illustrate that the numerical simulation can be one of the most powerful and beneficial tools for the HVOF system design, optimization and performance analysis.