湿蒸汽两相流动问题的耦合求解

控制湿蒸汽两相流动(汽相和液相)的方程个数多,其数值模拟通常采用将两相分开、两相间用参数传递的方法来处理。本文首次尝试将湿蒸汽两相流动汽相和液相的8个控制方程统一求解,推导了这一方程组的特征值及对应的特征向量,结合控制体积方法,采用TVD格式和时间推进法数值求解这一耦合方程组,研发了相应计算软件。对二维喷管中的自发凝结和非均质凝结算例进行的数值模拟和分析,表明了本文方法和计算软件的有效性和可靠性。     

自发凝结流动数值模拟方法及其在Laval喷管中的应用

本文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统下的数理模型。采用考虑了真实流体性质的 LU-SGS-GE隐式时间推进算法和改良型高精度、高分辨率MuSCL TVD差分格式求解存在自发凝结的汽液两相流动控制方程组。文中水及水蒸汽性质数据全部取自IAPWS-IF97国际标准公式。对某Laval缩放喷管内的湿蒸汽自发凝结流动的数值模拟结果表明,本文所采用的数理模型及计算方法是有效和可靠的。     

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.     

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。     

LDV进行湿蒸汽两相流流速测量的试验研究

ＬＤＶ进行湿蒸汽两相流流速测量的试验研究李秀云，张华，隋剑平，薛祖绳（吉林电力职工大学动力系长春１３００２２）（东北电力学院吉林１３２０１２）关键词：激光，湿蒸汽，测量一、前言在湿蒸汽两相流的研究中，两相流流场的测量是最为复杂的问题之一，常规测试方法...     

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。     

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。     

一种新型的测量汽轮机内湿蒸汽两相流的集成化探针系统

汽轮机内湿蒸汽两相流中一次、二次水滴的参数和流场是密切相关的,但国内外迄今没有能同时测量这些参数的技术和设备。作者成功研制了能同时测量湿蒸汽两相流中一次、二次水滴和流场的集成化探针。该探针已在３５０ＭＷ汽轮机上进行了实测。本文介绍了该测量系统的原理和构成。     

三维湿蒸汽流动快速准确数值模拟方法及应用

本文以解析化wilson点参数和相对饱和湿度算法为基础,发展了三维粘性非平衡态湿蒸汽流动的快速准确数值模拟方法,模拟了一实际运行机组低压缸初始凝结级内的流动,分析了与非平衡态凝结相关的流动现象。该方法可成为汽轮机湿蒸汽级流动的分析和设计的先进和实用的平台。     

两级跨音湿蒸汽离心透平的设计与气动分析

以湿蒸汽为流动工质,利用一维方法,进行了两级跨音湿蒸汽离心透平的气动初步设计,并采用平衡凝结流动模型,对该两级透平进行流道优化设计与性能分析。所设计的离心透平在进汽干度为0.995 kg/kg、压比为10.15的设计工况下,功率为250.62 kW,轮周效率为82.838%。在变工况条件下,通过调节转速、蒸汽干度、进汽压力、进汽温度与出口背压,获得了两级跨音湿蒸汽离心透平的性能变化规律。结果表明:低转速下小膨胀比的透平效率高,高转速下大膨胀比的透平效率高;进汽干度大的透平效率高;随着膨胀比的增大,效率先增大后减小,存在最佳膨胀比对应的极大值。     

叶轮机械数值计算与设计方法进展及其在汽轮机中的应用──第二部分:汽轮机通流部分若干关键技术开发及工业应用

本文介绍了后加载叶型、子午收缩静叶栅、弯扭静叶栅与全三维流型设计等当代汽轮机通流部分关键新技术的技术开发，以及这些技术在200MW汽轮机改造中的应用情况．由于采用了以数值计算为主、辅以必要的实验验证的原则，与传统开发方式相比，节省了大量时间与经费．现场实测结果表明，高、中压缸效率分别达到84．09％和90．40％，比改造前分别提高4．58％和1．12％，不仅国内领先，也优于不少进口大机组．     

蒸汽喷射制冷系统中喷射器内特殊流动现象的研究

本文通过求解二维N-S方程来模拟蒸汽喷射器内复杂的流动混合过程,模拟时使用了蒸汽的真实物性公式。与理想气体假设不同,真实物性的带入,真实地反映了蒸汽经缩放喷嘴时,温度递减,喷嘴出口后温度场波动变化的特征．模拟时,通过对节点焓值的计算,得出了喷射器内发生相变的蒸汽的百分含量,实现了相变现象的定量分析。在激波捕捉方面,验证了喷射器内喷嘴出口后,膨胀波(压缩波)经混合层反复折射、转化、衰减的过程,以及在扩压室入口会产生斜激波的理论预测。     

蒸汽浸没射流凝结引起的冲击特性研究

本文在广泛的蒸汽压力和过冷水温度范围内,针对饱和蒸汽通过不同出口直径的喷嘴在过冷水中浸没射流凝结引起的压力冲击特性进行了实验研究,测量得到了不同轴向位置和径向位置的冲击压力,并分析了入口蒸汽压力,过冷水温度和喷嘴出口直径对冲击压力的影响规律。结果表明冲击压力主要受入口蒸汽压力和过冷水温度的影响;同时,当汽水参数以及无量纲轴向和径向距离相同时,不同出口直径的喷嘴对应的冲击压力变化很小,从而表明喷嘴出口直径对压力冲击影响很小。     

Experimental Research on Wet Steam Flow With Shock Wave

The article presents research on a wet steam transonic flow in a Laval half-nozzle with a shock wave. The motivation for this research was to investigate the shock wave/liquid phase interaction in the transonic wet steam flow. This phenomenon is responsible for the lack of good correspondence between experimental data and computational fluid dynamics results. For the tests, the geometry of the half-arc nozzle was used. The shock wave formation at the divergent section of the nozzle is caused by too high back-pressure. The observed instabilities in the flow are mainly initiated by the shock wave/liquid film (boundary layer) interaction. The numerical calculations were compared with experimental results with respect to the static pressure distribution along the nozzle.     

Supercritical steam outflow through a thin nozzle: forming a hollow jet

The process of hollow jet formation during steam outflow through a thin nozzle was studied; the water steam was initially at high pressure and in the supercritical state. The numerical solution for this problem was obtained with the sonicFoam solver library from the open-source CFD software package OpenFOAM in 2D axisymmetric formula-tion. The reliability of results is estimated by comparing two approaches for simulation of the dynamics of unloading wave propagating in the high-pressure nozzle using the OpenFOAM package with Peng?Robinson equation of state and numerical solution of a similar problem by method of through computation in the case of 1D planar approximation for perfect gas equation of state.     

汽轮机调节级静叶片排内流动分析

本文以数值手段研究了汽轮机调节级静叶栅内粘性流动。数值方法采用三维可压缩粘性流动压力校正算法求解Favre平均的N－S方程及湍流动能k方程和湍流动能耗散率。方程。传统汽轮机调节级静叶栅由于展弦比很小，通道二次流强烈，损失较大。本文分析了采用子午流道收缩及叶片弯曲对降低二次流损失的作用。数值计算的结果同实验结果吻合较好。     

过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结的实验研究

针对入口压力为 0.20～0.60 MPa 的饱和蒸汽在 20～70℃过冷水中形成的过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结进行了实验研究.观察到了渐缩形、收缩-膨胀-收缩形、收缩-膨胀-发散形和发散形汽羽,汽羽形状主要由入口蒸汽压力和过冷水温度决定,给出了汽羽凝结形态分布图.同时,给出了汽羽的轴向和径向温度分布规律,在靠近喷嘴附近,温度变化幅度比较大,在远离喷嘴处,温度变化趋于平缓;汽羽的轴向温度分布与汽羽的形状密切相关.     

Experimental investigation of the effect of nozzle numbers on Ranque–Hilsch vortex tube performance

The present study investigates the effects of the orifice nozzle number and the inlet pressure experimentally on the cooling performance of the counter flow-type vortex tube. The energy generation has been conducted using a stream-tek generator (model GNMD-KIT) with different numbers of nozzles (2, 3, and 6), an aspect ratio of 1:6, and an inner diameter of 7.5 mm. In the experiments, for each of the orifices, inlet pressures have been adjusted from 200–600 kPa. The energy separation investigated here focuses on the cold temperature difference and coefficient of performance for cooling. The experimental results concluded in this article prove that the greatest effect of nozzle number is for three nozzles, and hence, that nozzle number could affect the energy separation efficiently. A comparison of the present experiments with other published works has been conducted. An analytical study of the characteristics equation has been carried out to evaluate the best correlation of the ratio of cold temperature difference to the inlet temperature as a function of pressure, cold mass fraction, and nozzle number.     

Effect of Nozzle Shape on Amplitude of Well Acoustic Emitter Generation

An experimental study of the generation of pressure fluctuations in a well acoustic emitter with nozzles of various shapes has been carried out. The effect of a smooth nozzle inlet section on the generation amplitude, the optimum jet length, and the outlet diameter has been studied. The formation of a region of reverse currents connecting to the cavity in the nozzle between the channel wall and the jet periphery has been considered. A significant increase in the generation amplitude produced at the smooth nozzle inlet and the formation of a uniform velocity profile in the nozzle channel have been observed.