超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统冷却特性研究

采用耦合流动计算和共轭传热的数值方法研究了1 000MW超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统的冷却特性,给出了系统作用下高压缸内外缸和轴端平衡活塞等固体部件的温度场分布特性,对比了有/无内部旁路冷却系统在不同条件下高压缸的温度场。研究结果表明:超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统能有效冷却高压缸内缸和轴端平衡活塞,使整体温度水平明显下降,高压缸外缸温度略有上升,高压缸内缸在旁路冷却系统的作用下温度分布均匀;对于阶梯式平衡活塞的冷却作用,主要取决于3段汽封长度、汽封齿间隙及平衡活塞前径向间隙。     

超超临界汽轮机高压缸旁路冷却系统流动特性的研究

采用耦合流动计算和共轭传热的数值方法研究了1 000 MW超超临界汽轮机高压缸内部旁路冷却系统内的流场特性,给出了旁路冷却系统内三维流动细节和温度与压力场的分布规律,并与未考虑内、外缸传热作用的纯流动计算结果进行了比较.结果表明:旁路冷却系统中流动形态主要受系统结构和蒸汽自身流动特性的影响;温度场分布不仅受蒸汽流动形态的影响,还取决于高压缸固体域对流体域的传热作用.研究结论验证了,耦合流动传热数值方法能够更加真实地反映旁路冷却系统内温度场的分布.     

300 MW汽轮机中压缸多级叶片气动设计与分析

为了改进某汽轮机中压缸的气动性能,对其前3级的直静叶设计提出反扭或弯扭等多种改型方案,并运用计算流体力学（CFD）方法对原方案和改型方案的内部流场进行了数值模拟．根据计算结果分析了不同方案下的级内流动特性和气流参数变化,给出了各方案下的多级效率．计算结果表明,静叶扭转减小了动叶的相对进气角,从而使多级效率有所提高．静叶的弯曲改型对多级效率的影响不明显,但能改善叶间流场的分布形态．     

汽轮机高压冷却蒸汽对中压缸转子的冷却效果研究

为分析大功率汽轮机高压冷却蒸汽对中压缸转子的冷却效果,采用CFD和共轭换热(CHT)方法,对600MW汽轮机中压缸前两级内部流动及换热进行了分析,研究了高压冷却蒸汽对中压缸前两级转子轮缘及叶根的冷却效果及其对近根部流动特性的影响.结果表明,高压缸冷却蒸汽以级效率降低为代价,有效地实现对中压缸转子的冷却功能,使中压缸前两级转子轮缘最高温度分别比主叶片体温度显著降低.     

叶片前缘旋流蒸汽冷却流动和传热的数值研究

通过求解三维Reynolds-Averaged Navier-Stokes方程和标准k-ω湍流模型,数值研究了旋流蒸汽冷却的基本原理,分析了冷气雷诺数和来流温比对流动和传热特性的影响,旨在阐明旋流蒸汽冷却的原理,总结其流动传热的变化规律。在此基础上对无量纲换热系数Nu、雷诺数Re和来流温比φ进行数值拟合,得到旋流蒸汽冷却的传热关联式。研究表明:冷气在旋流腔内的高速转动引起强烈的径向对流运动,使得换热增强;增大雷诺数能够增大冷气的涡量,有效提高旋流腔的换热系数,同时降低阻力系数;增大来流温比使得冷气的涡量增大密度减小,旋流腔的换热系数略有减小,阻力系数显著降低;综合换热因子随着雷诺数的增大而增大,随着来流温比的增大而减小;拟合的传热关联式与数值计算结果吻合良好,可以准确地预测蒸汽旋流冷却的换热系数。     

透平级轴向间隙对非定常流动干涉影响的研究

针对透平级在两个轴向间隙下的非定常流场,应用全三维黏性非定常数值模拟方法分析比较了不同轴向间隙下的流场干涉现象,并引入了损失非定常波动机理.结果表明:透平级轴向间隙增大近1倍后,势干涉的变化在静叶和动叶前缘处体现得更为明显,壁面静压波动幅值分别降低了80%和60%左右,叶栅闻的位势干涉强度较负射流强度下降的快;当负射流迁移至动叶吸力面尾部时,对气流分离会起到抑制作用,为沉寂效应的产生引入了一种新的诱发机制;针对静叶吸力面边界层内气流,通过耗散函数建立了静压与熵值之间的耦合关系,发展了分析非定常流场中损失波动的方法.     

支撑板对蒸汽发生器流动与传热特性的影响

根据相似模化理论,建立了耦合四叶梅花形支撑板的蒸汽发生器单元管三维物理模型,采用流-固传热方法和热力学相变模型,并基于二回路流体进口质量流量按4∶1分配给热、冷端的边界条件进行了支撑板对蒸汽发生器流动与传热特性的影响的数值研究.模拟结果表明:二回路热、冷端侧沸腾规律分布均匀,计算得到的出口含汽率与大亚湾核电站蒸汽发生器实际运行参数相符;支撑板流通截面的缩减,促使二回路侧流体流速、表面传热系数及含汽率在支撑板区域急剧升高又快速降低,同时二回路流体在支撑板上部出现回流现象,增加了支撑板区域杂质沉积及应力腐蚀的可能.该数值模拟方法可为蒸汽发生器支撑板结构优化设计提供技术支持.     

汽轮机中压缸启动方式优化与完善

介绍了国产引进型超临界CLN600-24.2/566/566型汽轮机中压缸启动过程;分析了中压缸启动方式的系统特点及优点;总结了本类型机组中压缸启动经验,对调试中遇到的问题进行了分析,可供同类型机组的运行借鉴.     

670MW超临界机组汽轮机事故分析及处理

本文分析了670MW超临界机组汽轮机事故发生的现象及原因,并提出了处理方法意见。     

基于OpenFOAM的超临界CO2流动与传热求解器的开发与验证

超临界CO2(sCO2)可作为能量转换工质用于4代堆,使用sCO2不但能提高能量转换效率,而且可以大幅缩小设备尺寸.不过,由于sCO2的物性很特殊,目前尚没有成熟的工具来模拟sCO2的流动与传热.本文使用开源计算流体力学工具OpenFOAM,经过对热物理模型的改写与编译,开发了适用于sCO2流动与传热的专用求解器sCO...     

超临界汽轮机组的特点及其发展前景

分析了采用超临界参数对汽轮发电机组效率的影响,探讨了超临界参数汽轮发电机组的容量,介绍了超临界机组的调峰性能、可靠性及发展前景。     

V形肋通道内蒸汽冷却的传热及流动特性

在雷诺数处于(6.0~17.7)×103的条件下,利用红外热像仪测量了蒸汽冷却、不同角度V形肋通道换热表面的局部努赛尔数分布,利用计算流体动力学软件对其进行了数值模拟,分析了不同角度V形肋通道内蒸汽的传热特性及压力损失,并与相近工况下的空气冷却结果进行对比.结果表明:采用V形肋通道可以有效提高通道的强化换热特性;随着V形肋角度的减小,冷却性能不断提高,45°的V形肋通道的换热性能最佳;V形肋可使换热通道内部流体形成二次流,通道核心区的低温流体随之补充,使得通道中间靠近换热面的热边界层减薄;在相同雷诺数的条件下,蒸汽冷却的传热性能明显高于空气冷却,但两者的压力损失十分接近.     

超临界压力下煤油传热特性试验研究

得到了煤油在超临界压力下流过电加热圆管的传热试验结果．试验结果表明,在试验段壁温升高到拟临界温度后有传热强化现象发生,在极高热负荷下不但没有发生传热恶化,而且会发生第二次传热强化．煤油中加入添加剂能提高烧损热负荷．给出了煤油在超临界压力下的传热关联式,其计算值和试验值吻合良好     

注蒸汽燃气轮机燃烧室内部流场特性的三维数值模拟

介绍了适于注蒸汽燃气轮机（ＳＴＩＧ）燃烧室流场模拟的大湿度燃烧计算模型,对三维流场计算的数值方法及特殊处理进行了说明,并采用有关文献中的实验数据对燃烧计算程序进行校验,最后对某实验用注蒸汽燃烧室的内部流场进行数值模拟,计算结果表明,文中采用的数学模型及计算程序是可信的,大湿度燃烧室流场的三维模拟可更贴近实际地描述燃烧室内部各物理量,尤其是水蒸汽质量分数的分布情况,壁面射入的蒸汽流使中心回流区及高温     

汽轮机调节级非定常流动的数值模拟及汽流激振力研究

针对汽轮机调节级的非定常效应产生汽流激振力的问题,基于ANSYS CFX软件,采用RNGk-ε湍流模型、双时间步法、滑移界面模型和结构化六面体网格对带有进汽室和加强筋的汽轮机调节级进行了全周三维非定常黏性流场的数值模拟.研究发现:调节级非定常时均轮周效率低于定常轮周效率;动叶在进出堵塞区域时存在较大的轴向汽流力和切向汽流力;低频汽流激振力的基频为50Hz;汽流压力和静熵在不同截面的周向分布差异较大,在向下游运动过程中逐渐趋于平均;堵塞区域的动叶通道掺混损失及鼓风损失较大,其将影响动叶的做功能力,进入堵塞区域时动叶吸力面首先受到影响.     

超临界压力下水在螺旋管内的混合对流换热

采用FLUENT 6．0 CFD商业软件，对螺旋管内超临界压力下水在发展段的层流混合对流换热特性进行了数值研究，细致地分析了螺旋管螺距、入口流动Grashof数和Dean数等对流动和换热的影响．研究结果表明，在超临界压力下，水物性参数的剧烈变化在垂直流动方向引起了很强的二次流动，同时由螺旋管引起的向心力也造成了很强的二次流，与相同尺寸直管道相比，螺旋管内二次流的存在大大强化了流动换热，但是也相应地增加了流动阻力，因此螺旋管入口De数越小，则二次流越大，摩擦阻力越小。同时，流动换热随质量流速的增加而增加。     

透平叶片双工质冷却流量和流向的优化配置

采用SST转捩模型求解了三维定常雷诺时均Navier-Stokes方程,对具有多个光滑内冷通道的试验叶片进行了气热耦合的数值计算,同时研究了蒸汽、空气冷却工质的流量大小和流向分配对叶片表面温度分布和冷却效率的影响.结果表明:SST转捩湍流模型能够较好地预测叶栅内的传热特性;增加冷却工质的流量,叶片温度明显降低且表面温度分布更加均匀,当冷却工质流量比从0.018 74提高到0.093 71时最大温差下降了约30 K,叶片表面的平均冷却效率最大可提升17％,叶片达到最大冷却效果的冷却流量比的最佳值为0.074 97;改变叶片的第2、第4通道的冷却工质流向,可以改善叶片中弦区域沿展向的温度梯度,第5通道采用双向进气的配置方案可以很好地降低叶片尾缘区域的温度梯度,从而改善叶片整体温度的分布.     

汽轮机转子寿命的研究

介绍了汽轮机转子温度场、热应力及寿命损耗的数学模型及实现其实时监测的方法,结合300MW供热凝汽机组,对其寿命进行分析。