低压蒸汽透平排汽缸内三维粘性流动的数值模拟

采用三维粘性流场求解软件Fine／TURBO[1]对低压蒸汽透平下游排汽缸内的复杂流动进行数值模拟。计算中使用了Jameson的Runge-Kutta中心差分格式[2]和Baldwin-Lomax的代数湍流模型、计算结果同部分实验结果进行了对比,表明数值模拟揭示了排汽缸内复杂的旋涡结构,以及影响排气缸内压力恢复和总压损失的主要因素。     

轴流透平与排汽系统间流场相互作用研究

为了研究轴流透平与非轴对称排汽系统流场间的相互作用,对带有单级透平的300/600MW汽轮机排汽系统模型内流场进了模型实验,并用商用软件CFX数值计算了实验工况下带有全周叶栅通道的单级透平与排汽系统内的耦合流场.对比实验与数值模拟结果,二者吻合较好.通过对实验和数值结果分析发现,排汽系统内的非轴对称流场使透平叶栅通道内流动沿周向发生变化,扩压器内出现大的流动分离,排汽系统内总压损失增大,静压恢复系数为负.     

汽封泄漏流动对透平叶片级通道

本文采用作者发展的叶轮机械通用计算程序GAP10程序对带汽封结构反动式透平叶片级流场进行三维数值模拟,分析了汽封泄漏流动进入叶栅通道后动叶片通道的流场结构,并讨论了泄漏流动对通道二次流动发展方式的影响.     

用多块多网格方法数值模拟三维粘性流动

本文给出了一个模拟三维粘性流动的数值方法．该方法来用高分辨率 ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式求解三维雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，使用Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ模型估计湍流粘性系数，用多重网格技术加速收敛，采用多块结构化网格处理复杂的物理域．文中给出了叶轮机械多个叶片排和透平排汽缸内的全三维粘性流动的数值结果．     

压气机级间抽气的数值模拟

燃气轮机的压气机抽气配管是燃气轮机设计以及运行使用中的一个重要环节,是一组连接燃气轮机压气机和透平的通流部件.它从压气机的某几级中抽取一部分压缩气体通入透平或其后排气通道.本文通过数值模拟的方法研究了压气机抽气级的流动特性,考察了抽气流量和抽气槽角度对压气机主流流场的影响.     

含尘流透平叶片冲蚀的数值分析

本文在含尘流透平叶片流道内气固两相流动数值模拟的基础上,发展了叶片冲蚀的数值分析方法,提出了便于工程应用的有限区域内质量加权、面积平均的冲蚀率统计分布计算方法;对建造中的江苏徐州贾旺增压流化床联合循环中试电站燃气轮机叶片冲蚀问题进行了数值模拟,给出了计算结果的数据图象资料,就叶片冲蚀状况进行了分析。     

涡旋压缩机三维数值模拟及排气过程研究

为了揭示涡旋压缩机内部流动规律提高数值模拟精度,本文建立了涡旋压缩机流体区域三维结构化动网格模型,并讨论了数值模拟方法;基于结构化动网格对涡旋压缩机工作过程进行三维数值模拟,得到其内部流场分布;分析了压力场、温度场的分布规律,研究了排气过程中流场的变化特点,并讨论了排气过程中的压力损失;结果表明在排气过程中排气腔的顶部和底部及排气口内部都存在涡流,由此引起流场分布的不均匀。研究内容有助于涡旋压缩机的设计及排气口的开设。     

去掉上、下游叶片排后“孤立”叶片排的叶栅实验和S_1流面计算中,上、下游条件的确定

根据五十年代初建立起来的叶轮机械三元流动通用理论,本文提出一个根据多排叶片的S_2中心流面的计算结果提供某一个叶片排的S_1流面计算所需的上、下游流场条件的方法。这个方法也适用于提供对多个叶片排中某一个叶片排的S_1流面上的叶栅进行实验工作时所需的叶栅上、下游条件。本文给出的算例表明:这种方法可以使S_2中心流面计算得到的叶片排上、下游间隙站上的气流参数基本上不因拿掉它的上、下游叶片排而受到影响;同时还表明,使用本方法后得到的S_1流面计算结果与通常的处理方法得到的S_1流面计算结果在叶片的前缘处有明显的差别。     

旋转离心叶轮与叶片扩压器间耦合流动的数值分析

以离心压气机内部动静部件耦合的非定常流场为研究对象，本文提出了动静耦合统一正命题型式，采用κ－ε紊流模型、同步计算动静耦合流场的方法，分别对下同流量工况下离心叶轮与叶片扩压器内部非定常流动进行了数值计算。计算结果与激光多普勒测量结果进行了比较：在设计工况下，离心叶轮与叶片扩压器相互匹配较好，而在非设计工况下，流道内流动趋向恶化。说明计算结果是有一定的可信度；计算结果同时说明，只有采用非定常算法，才有可能较好地描述动静部件耦合的流场。     

空冷透平静叶气膜冷却数值研究

为了深入了解空冷透平气膜冷却机理及三维流动特性,对某型燃气轮机透平静叶进行了详细的数值模拟。计算采用三维N-S方程有限体积解法,湍流模型为标准k-ε模型加改进的壁面函数方法,网格为非结构。计算域扩展到多排气膜冷却孔及与其相连的冷气通道内,求解亦包含所有冷却孔内部流动。根据计算结果重点对前缘气膜冷却复杂三维流动以及整个叶片的气膜冷却特性进行分析。     

轴向间隙对动 /静相干叶排内部非定常特性的影响

本文采用文献［3,4］所发展的滑移界面技术,求解了不同轴向间隙时某一透平级内的非定常流场, 发现轴向间隙由0.152倍栅距变化到0.533倍栅距时,监测点速度u的相对振幅由26.27%下降为7.94%; 速度v的相对振幅由21.34%下降到7.3%。计算结果表明轴向间隙的增大将使动/静叶排间的相互干扰作用减弱,从而使其内部非定常流动特性减小,为设计工作提供了参考依据     

环境温度对燃气轮机功热并供装置及联合循环变工况性能的影响

采用动力机械变工况性能解析分析方法,研究了大气温度变化对燃气轮机功热并供和联合循环装置性能影响．指出燃气轮机在带有余热利用的条件下,大气温度的影响明显减弱,并对不同燃气轮机设计参数和蒸汽设计参数影响做了分析比较。     

关于1+1对转涡轮中热痕现象的研究

热痕现象深刻影响涡轮叶片的热负荷,关于该现象的研究成果将对提高涡轮前温度、优化发动机燃烧室与涡轮叶排周向相对位置等起到促进作用。本文采用无粘时间精确解对热痕现象在所设计１＋１对转涡轮中的作用做了初步研究。     

蒸汽轮机抽汽口几何参数和工况对流场的影响

用数值模拟的方法对大功率蒸汽轮机抽汽口及抽汽道内的三维粘性流场进行了分析,研究了蒸汽轮机抽汽口几何参数(抽汽缝宽度、集汽室形状、抽汽缝位置)和工况参数(抽汽量)对抽汽口流场、周向压力不均匀度、流动阻力的影响．并将计算结果与实验结果进行了比较。研究结果表明:增加抽汽量必然引起静压周向不均匀度系数和抽汽口总压损失系数的增加。抽汽缝宽度减小会引起抽汽口的流动阻力大幅度增加,从而减小相对抽气量和增大抽汽端差。集气室形状和抽汽缝位置的变化对相对抽气量、静压周向不均匀系数以及总压损失系数的影响不明显。     

叶栅内定常及非定常粘性流动数值模拟

本文给出了一个模拟叶栅内准三维定常和非定常粘性流动的数值方法。对于定常流动,采用ＴＶＤ Ｌａｘ－Ｗｅｎｄｒｏｆｆ格式和代数湍流模型求解雷诺平均Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程,使用当地时间步长和多网格技术使计算加速收敛到定常状态;对于非定常流动,使用双时间步长和全隐式离散,采用与求解定常流动相似的多网格方法求解隐式离散方程。文中给出了ＶＫＩ透平叶栅内的定常流结果和１．５级透平叶栅内的非定常数值结果。     

Waste heat recovery using looped heat pipes for air cooling

A scheme is described for the recovery of waste heat from stacks of gas turbine engines and the utilization of recovered energy for the cooling of ambient air. Relationships are summarized for the modeling of components of the cooling system. Samples are presented from performance data that is predicted by the model. Effect of size and design of system components, as well as operational variables on system performance, are discussed. It is concluded that the single most significant variable in the design of the looped heat-pipe recovery and utilization system is the geometry of the exhaust pipe of the gas turbine engine. Accordingly it is suggested that a design for the exhaust pipe of a gas turbine must consider the effects of (a) the variation of velocity of exhaust gases at different exhaust inlet temperatures, and the consequent pressure drops in the exhaust chimney pipe, and (b) the length of the exhaust pipe. The latter essentially determines the length of the heat pipe evaporator. Furthermore, the temperature drop through the air cooler is also significant, since this also influences system performance.     

风电场地形绕流的CFD结果确认研究

掌握复杂地形区域的风能分布对风电场微观选址至关重要.为把CFD技术应用于风场中实际地形的风流动模拟,本文选择三种具有实验数据的典型地形进行数值计算,并对数值结果进行确认研究.文中简述了不同网格和不同湍流模型对旋涡位置和速度分布的影响,并探讨了为增加风能利用率,如何确定风力机的最佳安装位置.     

Exergy analysis of radial inflow expansion turbines for power recovery

The paper presents an exergy analysis of the performance of a single-stage, radial-inflow expansion turbine. The analysis considers the effect of the design controlling parameters on the power output, and the first law and second law efficiencies of the turbine. The design parameters include: inlet temperature, wheel tip speed, exhaust Mach number and expansion pressure ratio. Limitations imposed by the second law of thermodynamics are presented and discussed, and the admissible ranges of variation of the controlling parameters are outlined and discussed. The analysis enables the process designer to quickly and realistically estimate the amount of power available from the exhaust gases of a process stream, the maximum effective pressure ratio and the temperature drop across the turbine and the exit Mach number.