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1. chinaXiv:201712.00002 [pdf]

混流式核主泵内流动结构与压力脉动特性关联分析

倪丹1,杨敏官1,高波1,李忠1,李玉婷1,陆胜2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

核主泵内的流动不稳定将会引起严重振动,不利于其安全稳定运行。因此本文基于大涡模拟(LES)数值计算方法对几个典型工况下核主泵内部非稳态流动结构及其压力脉动特性进行全面阐述与关联性分析。研究表明,随着流量的增加,动静干涉作用在导叶出口处逐渐增加;偏工况条件下,导叶出口处压力脉动频谱低频段中均出现复杂激励频率,尤其是靠近出液管附近的导叶出口处。核主泵在偏大流量工况下运行时壳体右侧内部非稳态流动结构相较于壳体左侧更加复杂;在偏小流量工况下运行时壳体底部压力脉动更加剧烈。本文进一步详细描述了核主泵球形壳体内强涡量区的流动结构及其成因,并且发现测点处的压力频谱与涡量频谱有相同的主要激励频率,因此证明核主泵内非定常旋涡流动结构是激励压力脉动的主因之一。

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2. chinaXiv:201712.00004 [pdf]

基于分组模型及仿生蜗舌的多翼离心风机设计

; ; 琚亚平; 张楚华
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

为提高多翼离心风机的流动效率,提出一种适合于该类型风机特点的分组设计模型,并借助于流场计算与试验设计相结合的分析方法,依次对多翼离心风机的叶轮、蜗壳和蜗舌进行分组设计。结果表明:具有更多设计自由度的双圆弧叶片气动性能明显优于单圆弧叶片;在保证蜗壳结构尺寸不变的前提下,采用等边基方法设计的蜗壳性能略优于三段圆弧设计出的蜗壳;基于长耳鸮翼型前缘的仿生蜗舌能够有效减弱分离流动现象;利用本文方法改进后的多翼离心风机设计效率提高了4.33%,变工况性能明显改善。研究工作对深刻认识多翼离心风机内部复杂流动机理及发展优化设计方法具有学术意义和工程应用价值。

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3. chinaXiv:201712.00003 [pdf]

有机工质离心透平设计与变工况性能研究

宋艳苹1,2; 谭鑫1,2; 黄典贵1,2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文以R123为流动工质,进行离心透平级的一维热力计算,并通过数值模拟分析ORC离心透平级内流动情况及变工况性能。结果表明:在设计工况下,数值模拟结果与一维设计结果基本一致,功率与效率偏差在1 %以内,符合设计要求。在变工况下,进汽压力在0.33 MPa~0.88 MPa变化时,效率随进汽压力增大先增大后减小,流量和功率随进汽压力增大而增大;背压在0.10 MPa~0.18 MPa变化,在临界工况下运行,效率和功率随着背压的增大而减小,流量保持不变;初温改变对透平性能影响较小,效率变化范围在1 %以内;转速变化时,流量不变,效率先增大后减小,设计转速下效率最高。

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4. chinaXiv:201712.00006 [pdf]

叶身/端壁融合扩压叶栅气动性能实验与数值研究

伊卫林1; 李嘉宾2; 季路成2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

摘要:已有的数值研究表明叶身/端壁融合设计能有效推迟、减弱或消除压气机角区分离,但实验数据缺乏。为了弥补这一不足,本文针对一42度折转角的NACA65扩压叶栅进行了吸力面叶身/端壁融合设计,并首次在低速平面叶栅风洞中进行了对比实验,证实了叶身/端壁融合扩压叶栅性能提升能力。基于实验结果,进一步校验了RNG-KE、SST等不同湍流模型的模拟精度,并基于SST模型结果揭示了叶身/端壁融合设计的作用机理。实验结果表明:叶身/端壁融合扩压叶栅能在设计攻角及正攻角下改进叶栅性能,提高总压损失系数7%-8%。数值结果表明:融合的加入重新组织了端区流场,避免了流体在叶栅后部吸力面角区内的过度堆积而发生的强三维分离,有效缓解了原型叶栅高损失流动。

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5. chinaXiv:201712.00007 [pdf]

径向轮缘密封预旋盘腔流动换热特性数值研究

程舒娴; 晏鑫; 李志刚; 宋立明; 李军*
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

本文通过SST湍流模型求解RANS方程组,研究了带径向轮缘密封的预旋盘腔流动换热特性,并采用附加变量法研究径向密封的封严特性。比较了不同冷气量,不同进气预旋比下的盘腔内流动系数、转盘表面努塞尔数和封严效率。结果表明:在中分面处,预旋比随进气预旋比的增大而增大,静压系数沿径向线性增大。主流入侵使转盘壁面绝热温度升高,根据流动状态计算得出的Nu较实际略大。进气预旋提高封严效率。

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6. chinaXiv:201712.00005 [pdf]

端壁叶间装配缝尾段泄漏流气膜冷却特性

李毅飞; 张扬; 袁新
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

为了揭示端壁装配缝几何参数对叶片尾缘下游部分的气膜冷却特性影响机理,本文对GE-E3直列叶栅中的装配缝气膜冷却特性进行了数值模拟研究。研究发现槽缝几何参数对叶片尾缘的冷却特性具有较大影响。装配缝两侧端壁中,靠近吸力面端壁高于另一侧端壁对提高端壁气膜有效度具有有利作用。双侧切角结构虽然提高了靠近装配缝区域的气膜有效度,但增大了冷却盲区。装配缝结构应以靠近吸力侧偏高的几何关系和提高冷却出流速度为目标进行设计和优化。

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7. chinaXiv:201712.00008 [pdf]

透平叶栅非轴对称端壁的设计与优化

张健1; 陈榴1; 班宇1; 戴韧1; 王蛟2
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

采用NURBS曲面造型方法,在轴对称端壁上叠加径向高度变化量构造非轴对称端壁。采用最优拉丁超立方设计的方法,经过两轮实验设计,寻求性能较优的设计方案。结果分析表明:基于最优拉丁超立方的实验设计方法,定向搜寻透平叶栅的非轴对称端壁优化设计方案,是可行的。与圆柱端壁相比,优化后涡轮叶栅通道出口面积平均二次流动能减小5.48%,总压损失系数减小了1.63%,端壁换热状况局部有改善。非轴对称端壁通过改变端壁的静压分布削弱了涡轮叶栅通道中马蹄涡、通道涡的强度。非轴对称端壁使通道内靠近进口段和出口段端壁换热被削弱,尾迹区换热有所增强。

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8. chinaXiv:201712.00009 [pdf]

高速高负荷压气机叶栅损失特性实验研究

唐雨萌1; 柳阳威1,2*; 陆利蓬1,2; 陆华伟3
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

实验测量了某高速高负荷压气机叶栅两个马赫数((0.5884和0.5))下-8°、-6°、-4°、-1.69°、0°、2°、4°和8°共8个攻角的栅后流场,分析了其损失特性随着攻角的变化规律。结果表明:设计马赫数0.5884下,该叶栅低总压损失系数对应的攻角范围较小,随着攻角往两端偏离最优攻角,叶栅损失很快就急剧增加;从2°到4°攻角,流场结构发生了改变,近叶中区域也开始发生了较大的分离,而近端区的角区分离反而减小,使得总压损失未迅速增加,而是基本不变;随着攻角进一步增大到8°,发展成了全叶高的大尺度分离流动,尾迹速度亏损急剧增大,总压损失也急剧增大。

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9. chinaXiv:201712.00010 [pdf]

ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化

郭贵奇; 罗向龙; 许俊俊; 陈颖
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

随着全球性的能源紧缺和环境问题日益严重,充分利用可再生能源和工业等行业的低品位余热资源,从而提高能源利用效率是缓解能源和环境问题的重要方式。有机朗肯循环(ORC)最优应用前景的低品位热能发电技术之一是。本文针对ORC系统建立了结构参数和系统操作参数同步优化的换热设备多目标优化模型,采用R245fa为工质和板式换热器,以?效率最大和比投资成本最小为目标函数。首先分析了单个变量(蒸发压力、冷凝压力、过热度、蒸发器板间距、冷凝器板间距)对系统性能的影响,然后选取了系统的运行参数(蒸发压蒸发压力、冷凝压力、过热度)和换热器的结构参数(蒸发器和冷凝器的板长、板宽、板间距)九个参数为决策变量,利用遗传算法进行ORC换热设备结构与操作参数多目标同步优化,获得多目标优化的Pareto最优前沿及对应的最优系统运行参数和最佳换热器结构参数组合。

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10. chinaXiv:201712.00011 [pdf]

集成SCO2动力循环的燃煤电站余热回收系统研究

刘明; 张旭伟; 王朝阳; 李根; 严俊杰
分类: 动力与电气工程 >> 工程热物理学

低温烟气热能的高效梯级利用是火电厂节能减排的重要方向之一。本文结合某1000MW超临界机组,对常规低温省煤器烟气余热利用系统进行了热力学分析,发现该系统可使系统发电标准煤耗率降低2.50 g•(kW•h)-1,但?分析发现,空气预热器耗散?占输入?的22.03%,多于锅炉排烟所携带的?。为此,本文提出了集成SCO2动力循环的火电厂低温烟气热能利用系统,旨在减少空气预热器中的?耗散。对SCO2动力循环参数进行了优化,在优化参数下该系统可以使发电标准煤耗率降低3.62 g•(kW•h)-1,进一步集成低温省煤器可使发电标准煤耗率降低达5.58 g•(kW•h)-1,最后采用?分析结果解释了系统节能的本质原因。

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