带除湿槽涡轮叶栅非平衡凝结流动数值研究

基于存在自发凝结的湿蒸汽两相流动,开发了基于汽液两相双流体模型和k-ε-k_p湍流模型的计算方法,并对喷管和二维叶栅进行数值验证,结果表明本文所开发的方法具有较高的可靠性。对某汽轮机末级除湿静叶考虑除湿槽结构的二维流场进行了数值研究,指出在叶片表面开设除湿槽结构,能够显著影响涡轮叶栅内的非平衡凝结流动。由于除湿槽对水滴的抽吸作用使得叶栅内成核率峰值降低,且变化幅度减小,因此成核过程更为稳定。除湿槽结构使得叶栅内部大水滴数目减少,尾迹区水滴平均半径减小,叶栅出口湿度下降。     

低压汽轮机三维叶栅通道内湿蒸汽两相流动的数值模拟与分析

采用完全气体单相流动模型、实际气体平衡态凝结和非平衡态自发凝结三种不同的计算方法对某低压汽轮机静叶栅中三维湿蒸汽两相流动进行了模拟和分析.计算表明:三种模式计算结果有一定的差别;水滴的生长过程对出口气流角分布有一定的影响;非平衡态计算得到的出口湿度比平衡态计算结果略微小一些;进一步的分析表明在非平衡态计算中,进口水滴半径对出口湿度和出口水滴半径均有影响.     

基于后向散射模型的蒸汽湿度测量及仿真

为了更加准确地测量出汽轮机末级蒸汽湿度,为锅炉给水量提供依据,促进汽轮机内部除湿技术的发展,采用了后向角散射法的思路设计了湿蒸汽参数测量模型,并对模型所需物理量进行了详细的计算,为后向散射法测量蒸汽湿度的研究提供参考。通过对模型进行仿真模拟以及实验研究,得到了后向散射光光强数据。通过对比仿真模拟数据与实验数据,验证了该模型的可行性与有效性,对光散射法测量蒸汽湿度的实验分析以及工程实践具有重要意义。     

汽轮机静叶栅内平行通道除湿特性研究

火电汽轮机低压级组和核电汽轮机/船用核动力汽轮机全级都处于湿蒸汽区,湿蒸汽凝结流动长期以来是影响汽轮机经济性和安全性的难题.针对White叶栅,在吸力面和压力面间设计了一个连接相邻的汽流通道的平行通道,采用双流体模型对原型叶栅和改型叶栅内湿蒸汽凝结特性和气动性能进行研究.以总压损失系数、湿汽损失为评价指标,研究了平行通道开设位置对叶栅性能的影响.研究表明:吸力面开设位置(D点)越靠近叶栅尾缘,改型叶栅除湿性能越好;压力面开设位置(C点)对改型叶栅除湿性能影响不大;C点和D点越靠近叶栅尾缘,总压损失系数越大.     

混合式除湿空调节能特性研究

本文提出了一种集固体转轮干燥剂除湿、间接蒸发冷却和蒸汽压缩制冷于一体的混合式除湿空调系统,以转轮除湿器RDCH程序为计算基础,建立了该系统性能计算模型,在ARI条什进行了热湿过程分析。结果表明,与相同条件下的蒸汽压缩系统相比,混合系统的制冷量增加了20％,电力COP增加了约30％。混合系统的优点还表现在能削减蒸汽压缩子系统的结构尺寸、降低电耗和减小冷凝空气流量等方面。还对干燥剂除湿和蒸发冷却过程的影响进行了分析。     

进汽参数对汽轮机叶栅通道内自发凝结影响的数值分析

为准确描述汽轮机级内湿蒸汽凝结流动特性,采用双流体模型结合修正的均质成核和水滴生长模型,实现汽轮机初始成核级叶栅通道内非平衡凝结数值求解。通过焓损失系数与自由能理论进一步分析了进汽参数变化对汽轮机叶栅通道内湿蒸汽自发凝结流动的影响,结果表明:随着过热度的降低,非平衡凝结起始位置提前,非平衡凝结现象更剧烈,凝结产生的液相质量分数增加,热力学损失升高;进口湿度对水滴的生长和蒸发速率非常敏感,对凝结冲击位置有很大的影响;入口湿蒸汽液滴直径越大,阻碍相变的自由能壁垒越低,二次凝结现象越易发生,热力学损失越大,当湿度为0.01的液滴直径超过0.2μm时,均质成核的二次凝结现象逐渐发生;二次成核的临界水滴直径随着湿度的增加而增大。     

平面叶栅中的湿蒸汽两相结流动数值模拟

对存在自发凝结的湿蒸汽两相流动建立了完全欧拉坐标系下的数值模型.考虑水蒸汽与理想气体的偏差,引入维里型状态方程对模型作了进一步完善.对平面叶栅中的两相凝结流动进行了数值模拟,计算结果与实验值比较表明本文计算模型正确,可以扩展到三维复杂两相凝结流场的计算.     

透平级内动静干涉对凝结特性影响的数值研究

研究了VKI-1透平级内动静干涉对凝结特性的影响.结果表明,静叶尾迹周期性通过动叶栅通道,影响动叶栅内蒸汽的过冷度,级出口湿度相应发生周期性的波动.湿度值在一个周期内有超过60%的时间大于定常计算得到的湿度值;动叶栅内熵增比定常计算结果大7.5%左右.     

透平静叶安装节距误差对级性能影响的数值研究

数值研究了蒸汽透平静叶节距变化对级性能影响。选取典型高压透平级,通过增、减静叶数改变静叶节距,分别对原型(A)、静叶部分透光(B)、静叶完全透光(C)和静叶节距减小(D)四种设计情况进行了全三维定常计算分析,获取了透平静叶节距变化对级性能影响的认识,讨论了蒸汽透平叶片设计中的“无透光”工程准则,从而为处理静叶节距变化这一工程问题提供依据。     

汽轮机湿蒸汽级中凝结流动的三维数值分析

对一台凝汽式汽轮机低压末三级中的湿蒸汽自发凝结流动进行了三维数值分析,并与忽略自发凝结影响的流动计算结果进行了比较。结果表明,自发凝结流动中,湿蒸汽级组内焓降在各级之间的分配、各级反动度、级的工作压力范围、叶栅出口气流角和出口气流速度发生明显变化。各湿蒸汽级处于“变工况”运行状态,部分湿蒸汽级内流动状况显著变差,并导致叶片强度与振动方面安全性降低。除非平衡凝结损失外,凝结导致湿蒸汽透平级“变工况”运行是湿蒸汽级效率降低的重要原因。     

基于S2流面方法的自发凝结湿蒸汽流动数值研究

基于欧拉S2流面计算程序,发展了一种Eulerian/Eulerian模型的湿蒸汽自发凝结流动数值计算方法,并将其应用于Moses-Stein喷管和某三级低压蒸汽透平性能预测。结果表明,该方法能够较准确地计算喷管中蒸汽的自发凝结现象,与实验结果吻合良好;能够合理预测低压蒸汽透平中湿蒸汽对气动参数的影响及气动参数的真实分布规律,为蒸汽透平提供了快速、准确的气动设计方法和工具。     

湿蒸汽对汽轮机末级叶片颤振计算的影响

通过影响系数法对比分析了分别采用蒸汽等效参数的理想气体和真实湿蒸汽模型时汽轮机低压末级动叶的颤振特性结果。通过与基于行波模型的非定常计算结果对比,验证了影响系数法的有效性。结果表明:两种蒸汽模型下的颤振特性曲线整体变化规律一致,湿蒸汽模型下的极限气动阻尼比相对理想气体模型结果较为乐观,分布存在偏移。通过对局部特性进行研究,发现蒸汽模型对振动直接诱导的压力扰动影响不大,但会显著影响扰动的传播,这导致了气动阻尼的偏差。     

出气边形状对叶栅中凝结流动影响机理的数值研究

湿蒸汽两相凝结流中凝结过程对流场参数的变化敏感。本文对一个叶型五种出气边形状对应的凝结流动进行了比较,以初步揭示几何参数影响凝结流动的机理。结果显示,出气边形状的改变影响凝结流中水滴状态、熵增、湿度、出口气流角的分布。在本文计算条件下,当出气边为平行于切向的平面时,流动中熵增最小,叶栅出口处湿度也最小,其原因在于这种出气边形状造成的流场参数改变使叶栅中蒸汽凝结过程受到抑制,叶栅出口蒸汽仍然维持了较高的非平衡程度。     

内冷型膜式液体除湿系统热力学动态特性研究

本文对内冷型膜式液体除湿系统的动态特性开展研究,通过对除湿器、除湿液箱、再生液箱等关键部件的传热传质过程进行数值建模,从而构建整个系统的热力学动态模型。计算结果表明,在夏季高温高湿环境下内冷型膜除湿系统具有良好的除湿降温性能。系统启动初期,除湿液箱和再生液箱的温度急剧变化,并在大概10分钟后达到稳定,说明系统热响应较快。当系统的除湿和再生过程达到相对平衡后,系统的能效比最大。     

端壁边界层抽吸技术在汽轮机调节级静叶栅中的应用

提出一种在调节级静叶栅叶片吸力面侧端壁处抽吸低能流体至轴封漏汽腔室,以降低静叶栅二次流损失的方法。采用三维稳态时均Ｎ－Ｓ方程组的有限容积差分法数值求解技术,对不考虑栅后漏汽工况、存在吸力面侧端壁抽吸工况及存在栅后蒸汽泄漏工况下的二次流的发展进行了模拟。计算结果表明,所提出的方法可以有效地提高静叶栅效率。     

吸潮多孔材料单侧受热下湿分输运过程数值模拟

多孔材料常用于飞行器舱室表面结构,而其暴露在空气中时容易吸附湿分。对低含湿材料舱室,在外侧受热情况下,材料内部湿分会发生相变形成蒸汽向舱室内腔输运,从而影响舱室内部电子仪器的正常工作。本文通过开展基于多相混合物模型的数值模拟研究,研究了单侧受热情况下吸潮多孔材料内部的湿分输运过程,揭示了低含湿多孔材料内部的湿分输运机理及影响因素,并预测内侧非受热表面的进水量。计算结果表明,材料孔隙率及孔隙尺寸对进水量影响较小,而渗透率影响显著。较低的渗透率使得向非受热表面输运并冷凝的蒸汽量增加,最终致使进入舱内的蒸汽量增加。本文讨论了多孔材料特性对单侧受热过程湿分输运的影响机理,为减小吸潮影响的材料改进方向提供了依据。     

新型调湿涂料调湿性能的初步试验研究

本文对不同湿度下调湿材料的吸湿性能进行了试验研究,得到了不同湿度下调湿材料的吸湿性能曲线,同时还成功研制调湿涂料,并将其涂于瓷砖上,并对调湿瓷砖的调湿性能进行了实验验证。调湿涂料在实现调湿的同时克服了传统空调除湿能耗高的缺陷,具有很好的应用前景。     

内围带对轴流式压气机静叶流道气动性能的影响的数值研究

本文介绍轴流式压气机静叶气道简化模型中三元粘性流动的数值计算结果,分析了无内围带时轮毂运动对流动参数的影响,讨论了静叶内围带和压气机喘振性能间的关系。     

透平级中自发凝结及叶栅中非均质凝结流动的初步研究

湿蒸汽流动问题研究对提高蒸汽透平设计水平具有重要意义。本文对级环境下的自发凝结流动和和叶栅中的非均质凝结流动进行了数值研究。结果表明,透平级环境下的凝结不仅使流动模式发生了变化,也改变了级的反动度;蒸汽中一定量的杂质对叶栅中湿蒸汽凝结流动的流场发生变化,使流动情况得到改善。要使这些影响从工程上具有指导意义,在此基础上还需要进一步的研究。     

热泵除湿系统的数值模拟及实验研究

新风独立的湿度控制系统可以有效地防止病毒的扩散。热泵除湿是新风独立系统中的一种高效的除湿方式。本文利用分布参数法建立了热泵除湿系统的数学模型,并且建立了热泵除湿实验台,开展实验验证所建立的数学模型。结果表明该模型能够比较精确地预测热泵除湿系统在高温高湿工况下的除湿性能。利用所建立的数学模型研究了空气温度,相对湿度,空气流量变化时,对该系统的除湿能力和COP的影响。模拟结果亦表明热泵除湿系统在高温高湿的条件下的除湿能力和COP都具有很强的鲁棒性。