工业锅炉前拱区空气动力场的综合正交试验结果及分析

工业锅炉是生产和生活不可缺少的、量大而面广的重要供能设备.近年来,我国的工业锅炉出力不足和热效率偏低的问题很突出,既造成大量能源的浪费,又影响生产.研究表明:解决的最可行方法是合理地设置炉拱.因而本文以前拱面气流撞击点位置作为判定炉拱性能的指标进行了较详细的分析,并获得了其计算公式,本文也对炉拱的设计参数作了推荐.     

工业锅炉后拱结构参数对前拱区冒正压问题的影响研究

烟气闷塞(或称局部臂正压)问题是新型炉拱使用中人们最为关心的问题.对后拱区烟气闷塞的研究已获得了满意的结论.就烟气闷塞的可能性而言,前拱区甚于后拱区,且危害性更大,但对前拱区烟气闷塞的研究却很少.本文对前拱区烟气闷塞问题作了试验和分析.     

多翼离心风机小流量工况流动特性PIV研究

利用示踪粒子成像测速(PIV)技术对多翼离心风机内部流动进行了测量,分析了小流量工况及最高效率点下蜗舌区域及进口区域处的流场.研究结果表明:蜗舌间隙回流在小流量工况下明显加剧,此时大部分气流随着叶轮在蜗壳中循环流动;两种工况下风机进口区域均存在一旋向和叶轮旋转方向一致的非定常旋涡;和最高效率点相比,小流量工况下蜗壳内的循环气流不仅改变了进口旋涡的位置,也使该旋涡的规模和强度显著提高;对瞬态测量结果的进一步分析表明该旋涡的形态和位置在小流量工况下更为稳定.测量结果可为多翼离心风机小流量工况下性能和噪声的优化提供一定参考.     

600 MW“W”型火焰锅炉NOx的排放特性

以某电厂1台超临界600 MW”W”火焰锅炉NOx排放量过高为背景,对锅炉炉内燃烧过程进行数值模拟,研究不同负荷、不同煤种及不同配风方式对NOx排放量的影响.研究结果表明:不对称停运前后拱燃烧器会使NOx排放量升高,NOx排放量随燃料中N质量分数增大而增大；当前、后拱上气流或前后墙分级风量不同时,会使得NOx排放量升高.     

炉膛喉口面积对W型火焰锅炉炉内空气动力场的影响

对珞璜电厂引进法国Ｓｔｅｉｎ公司３６０ＭＷ的Ｗ型火焰锅炉进行了冷态模化研究。采用热线风速仪对炉内流场进行测试,在此基础上研究了炉膛喉口面积对炉内空气动力场的影响规律,得出了在不同相对喉口面积下的炉内气流流场图,并对炉内的气流速度分布,气流充满度和平均有效动量流率等进行了比较与分析。研究表明,适当缩小炉膛喉面积,王方面有利于喷入炉内煤粉的着火和燃尽,另一方面有利于减小高温烟气对喉口和前,后拱及冷灰斗     

孔板后台阶流动与钝化诊断中测压位置寻优

针对孔板下游流场的后台阶流动问题进行了仿真研究,可知当雷诺数大于10,000后,其旋涡回流区长度固定,并且由仿真实验可以得到回流区长度数据.对于因孔板迎流面直角边磨损钝化造成的畸变流场,可用差压比值算法进行流场畸变量即钝化量诊断与测量值校正,但测压点位置寻优的实验方法采用凑试法,效率低、不具有通用性,故将旋涡稳定性用于测压点位置寻优研究中,得到了诊断算法测压点优化经验数据,实验证明其提高了寻优效率并具有通用性,同时也适用于其他类似情况.     

多级离心压缩机级间静止部件气动特性与旋涡结构的数值研究

通过CFD技术对某型多级离心压缩机内的流动进行了数值模拟,重点研究了多级离心压缩机级间装置如回流器、两类弯道内气动特点及其旋涡结构的特征,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化规律.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成整机气动性能的下降.因此,多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.     

高炉软熔带对气流分布影响的研究

本文以模型实验为基础,研究了高炉内不同熔软带形状、位置对气流分布和煤气利用的影响。软熔层之间的焦炭夹层透气性良好,气流容易通过,维持适宜的软熔层藉以形成适宜的焦炭夹层分布,会使高炉压差降低,有利于提高强度,强化冶炼过程。倒V型的软熔带结构有利于疏通中心,促进中心气流开放,形成自下而上“树枝状”的流向线分布,使炉缸工作均匀、活跃、稳定。这种结构也有利于提高冶炼强度,改善煤气利用和获得优质生铁,倒V型软熔带的顶层出现位置高时,炉内压差降低,有利于加风强化,但使间接还原区缩小;顶层出现位置低时间接还原区扩大,但可能导致压差升高和边缘过于发展。软熔带的适宜位置应根据综合冶熔条件确定,一般以始于炉身下部为宜。     

下游折坡点位置对重力坝抗震性能的影响

为分析重力坝下游折坡点位置对其抗震性能的影响,从震害工程及有限元计算两方面分析重力坝的抗震性能。结果表明：下游折坡点位置过低将对重力坝抗震性能带来不利影响;坝颈部位应力随下游折坡点位置的降低而增大,且增幅随坝高的增加而增大。为保证大坝具有良好的抗震性能,工程设计中下游折坡点位置不宜取太低,在8度及以上地震烈度区,100 m高重力坝折坡点位置不宜低于坝高的20%。云南某水电站水库计算结果表明：大坝在设计地震作用下,坝颈部位产生了明显的应力集中,并出现裂缝;当地震超载系数为1-17时,坝颈部位上下游的裂缝贯通,大坝抗震性能较差,在工程设计中应合理提高下游折坡点的位置。     

旋涡流化床空气动力场和气体混合试验研究

对旋涡流化床气固两相流中的气体流场和混合进行了试验研究和理论分析,探明了二次风率和喷射角对悬浮空间流场结构和回流流动的影响。用气体示踪技术首次系统地研究了旋涡流化床悬浮空间内气流横向扩散与混合的基本规律,探讨了气流结构和形态对传质过程的影响,得出了二次风射流的穿透深度和气流横向混合速率对喷射角的强烈依赖关系,研究结果表明,旋涡流化床悬浮空间喷入二次风后氧浓度的径向分布与颗粒浓度分布的规律相吻合,满足了高浓度燃料区需要高氧量的燃烧要求。     

气体再燃燃烧器喷口流动特性冷态实验研究

以某350 MW锅炉为原型建立冷态模拟试验台,研究气体再燃技术中再燃气体和炉内旋转气流的混合程度及气体再燃条件下实验炉内的空气动力场,并采用标准k-ε湍流模型对其进行了数值模拟.结果表明,不同的再燃风速度对炉内的空气动力场有影响.再燃风速度过小时,再燃风偏离射流轴线较早,不能射入炉膛旋转气流的中心部位;而当再燃风速度过大时,导致再燃风射穿炉内旋转气流.以上两种情况均不能对炉内气流起到很好的覆盖效果,进而影响着再燃气体和炉内气体的混合程度.     

拱坝上滑问题的纯拱分析

拱坝沿建基面“上滑”是近年来一些学者提出来的问题.本文采用结构力学的方法对等厚度圆拱及变厚度抛物线拱在水荷载作用下沿具有一定坡角的建基面滑移的稳定性进行了研究.分析了拱的中心角、建基面的坡角、拱端接触面的摩擦系数、拱圈的位置等对沿建基面滑移稳定安全系数的影响.文章还模拟了小湾拱坝各高程的拱圈形状，研究其沿建基面上滑的可能性.     

地转偏向力对侧顶复吹AOD炉流场影响的理论分析

基于地转偏向力的原理和120 t侧顶复吹AOD炉的构造,对AOD炉和地转偏向力的关系进行了理论分析和计算,认为地转偏向力通过对AOD炉内侧枪和顶枪气流的作用影响其流场.针对本研究的AOD炉,计算表明地转偏向力使顶枪气流从出口到熔池液面发生7.92×10-8(°)的偏转,使侧枪气流发生1.88×10-4(°)的偏转,说明地转偏向力对侧枪气流的影响更大.     

流量对矩形迷宫灌水器旋涡的影响分析

以流道内旋涡区为研究对象,采用计算软件FLUENT,选用标准k-ε模型对4种流易下的矩形迷宫灌水器流场与旋涡区涡旋强度、压力变化等进行数值模拟分析,将计算结果使用TECPLOT以及AUTOCAD进行处理。结果表明,矩形迷宫灌水器内水流由较大流速的主流区与封闭的旋涡区组成,旋涡区一方面可以增强灌水器的消能效率与抗堵塞性能,另一方面由于零速区的存在易引起灌水器堵塞,流量变化对旋涡区流动没有影响;流量与旋涡区面积和涡旋强度呈正相关关系,同时旋涡中心点位置随着流量增大逐渐偏离灌水器壁面并向下游移动,所以在流道优化中应对公称流量下流道内旋涡区进行优化,旋涡区压力由边界向中心逐渐降低,在旋涡中心处降至最低,压力降低速度随着流量的增大而加快。     

落石撞击双柱式桥墩破坏模式及抗撞性能分析

基于非线性接触有限元数值模拟技术建立高精度落石-桥梁碰撞模型,对不同参数下桥墩的动态响应和破坏模式进行参数分析,主要研究的参数包括:桥墩上部质量、桥墩箍筋间距、落石质量与速度以及撞击位置.分析了我国规范给出的建议桥墩抗撞能力计算方法,并与实际抗撞能力对比.研究发现:落石高速撞击下桥墩的破坏形式以弯曲破坏为主,但是上部结构质量和落石速度的增加和撞击位置的改变会使桥墩的破坏形式由弯曲破坏向剪切破坏转变.落石冲击桥墩上部造成的破坏程度相比其他位置小,改变撞击方向会显著影响撞击点上方的桥墩侧向位移.我国公路桥梁抗震设计细则公式给出的计算方法低估了桥墩实际的抗撞能力,轴压力对桥墩的抗撞性能有明显提升,建议考虑在计算公式加入轴压力因素.     

铜带材气悬浮退火过程中的气体流动与气固传热特征

对气垫炉加热段内0.6 mm厚紫铜板材处理过程中的气体流动和气固传热进行研究,改变板材移动速度和悬浮高度,对气流速度、温度、湍动能的分布及努塞尔数(Nu)进行对比与综合分析,系统地评价板材的处理效果与气垫炉的运行稳定性。研究结果表明：随着板材移动速度增大,板材表面的温度和Nu分布趋于均匀,驻点位置向板材运动方向偏移;Nu的平均值增大,传热效率提高。驻点上游流动分离区内的速度和湍动能均比下游侧的低。板材悬浮高度增大,驻点附近的湍动能下降,而流动分离区的旋涡被拉伸,热传递在流向和展向均被增强;同时,温度和Nu分布更均匀,Nu的平均值增大。     

初始缺陷圆弧拱面内非线性失稳实验研究

针对几何缺陷圆弧拱的面内非线性弹性失稳,利用自行设计的位移加载装置进行了实验研究,实时测量了圆弧拱在加载全过程的力-位移曲线,并跟踪了圆弧拱的实时变形情况和失稳模态,获得了圆弧拱的失稳平衡路径、缺陷圆弧拱的失稳上极值点和下极值点。将实验结果与理想状态拱的有限元数值计算结果进行了比较,揭示了圆弧拱矢跨比、初始几何缺陷对拱失稳极值点和失稳模态的影响。研究表明:1)初始几何缺陷影响了拱的荷载位移曲线,使得上极值点和下极值点偏离了理想曲线;2)初始几何缺陷使得圆弧拱在不稳定平衡路径中呈现出反对称变形趋势;3)随着矢跨比的增加,圆弧拱的前屈曲失稳临界荷载逐渐增大,结构的承载能力随之提高;4)初始几何缺陷对拱的前屈曲失稳模态的影响较后屈曲失稳模态大。     

薄板坯连铸工艺因素对结晶器非稳定流场特征参数的影响

利用波高仪和粒子示踪法在1∶1的水力学模型中研究了薄板坯连铸工艺参数对结晶器内非稳定流场特征参数的影响.结果表明:流场特征参数随时间变化具有一定的周期性.随着拉坯速度增加,平均射流撞击位置下降,平均回流区中心深度下降,平均波高增加;同时,撞击点、回流区中心深度和波高的变化范围增大,周期减小,结晶器内流动不稳定程度增大.随着水口浸入深度增加,平均射流撞击位置下降,平均回流区中心深度下降,平均波高减小;同时,撞击点、回流区中心深度和波高的变化范围减小,周期增加,流场不稳定程度减小.随着水口出口角度增加,平均射流撞击位置下降,平均回流区中心深度下降,平均波高减小;对于较大的水口出口角,尽管结晶器内流场非稳定流动范围较大,但是流场的运动周期较大,液面波动的非稳定程度却较小.     

钢筋混凝土箱拱面内受力全过程试验研究

进行了钢筋混凝土箱拱面内受力全过程试验.应用通用程序ANSYS建立了钢筋混凝土箱拱的非线性有限元模型,对模型拱面内受力全过程的非线性受力性能进行了分析.对结构破坏模式进行了探讨,并采用极限分析简化算法对极限承载力进行了计算.研究表明,在面内两点非对称荷载作用下,钢筋混凝土箱拱的破坏模式与实肋板拱相似,均属于以材料非线性为主的二类稳定问题.进行钢筋混凝土箱拱的极限承载力计算时,不可忽略几何非线性的影响,应用有限元法分析时应考虑双重非线性的影响.钢筋混凝土箱拱的结构破坏模式满足刚塑性假定,其极限承载力也可用极限分析法进行简化计算,其结果偏于安全.     

基于多尺度模型的立体车库车辆撞击性能研究

为了研究立体车库在车辆撞击下的性能,采用ANSYS/LS-DYNA软件分别建立立体车库多尺度和精细化有限元模型,对比了两种模型的计算精度和效率,验证了多尺度模型的适用性.基于多尺度模型,对立体车库在撞击作用下的动力响应进行了分析,且研究了撞击速度、撞击质量、撞击位置和上部工况等参数的变化对结构动力响应的影响,进而对撞击力进行了研究,并将撞击力结果与中国规范、美国规范和欧洲规范进行了比较.研究结果表明:车辆对立体车库的撞击作用具有局部性;撞击速度和撞击质量对结构的动力响应影响较大,撞击位置与上部工况对其影响较小;撞击速度的变化对撞击力的影响最为明显,但当撞击作用导致被撞柱失效后,撞击力峰值不再随撞击速度和撞击质量的增加而改变;针对车辆撞击钢结构立体车库,中国规范和欧洲规范中对汽车撞击力的取值略显不安全,而美国规范中对汽车撞击力的取值较为安全.