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.     

尾喷口位置变化对APU通风冷却系统引射冷却性能的影响

本文对民机用辅助动力装置(APU)通风冷却系统进行合理简化,建立了2维计算模型,并数值研究了在地面工作情况下APU尾喷口位置对通风冷却系统引射冷却性能的影响,研究表明:当外界环境条件及APU尾喷口射流参数不变时,在不同的APU尾喷口位置下,通风冷却系统内部具有相似的流场特征,但随着APU尾喷口逐渐进入排气管,APU射流同冷却空气流的掺混效果逐渐减弱,冷却空气流流量逐渐减小,APU通风冷却系统的引射冷却性能逐渐恶化。     

耐火砖间壁式大型换热器传热计算的数值解法

本文以实际生产使用的耐火砖间壁式大型换热器为例,运用数值方法进行了换热器的传热计算。计算中首先建立了传热计算模型,列出传热和流动的数学方程组,然后采用有限差分方法对方程进行离散,并巧妙地选择了计算模块,进行网格划分及边界条件的处理,应用高斯—赛德尔迭代法求出数值解,计算取得了成功,得到的结果与实测数据相符。     

基于虚拟风室模型的排气引射流动三维流场的数值计算

提出了一种虚拟风室模型,以精确计算引射器在各种主流速度下的引射空气量.在数值建模中,将引射器置于一个仅具有主流和引射入口的虚拟整流风室内,通过人工调整引射入口空气流量直至引射器附近监测面积的平均总压与环境大气压相等,以预测该环境下引射器的引射空气量.求解了全三维N-S方程和k-w湍流模型,并采用多孔介质模型处理虚拟风室内的整流格栅,对不同主流速度下的引射流动进行了数值模拟.结果表明,引射空气量的计算值与已有文献实验测量结果之差小于7%,所采用的虚拟风室模型能有效预测大气环境下的引射流量.并通过流向涡和正交涡等理论对引射流动的卷吸和掺混进行了分析.     

连铸坯凝固传热的交替隐式解法

建立了连铸板坯凝固传热的二维数学模型，用交替隐式差分格式对模型进行离散化然后在计算机上求解，并用现场测试值对模型的数值计算结果进行了验证。     

喷口位置对引射冷却器性能影响研究

对民用机辅助动力装置（APU）通风冷却系统进行合理简化,建立了二维计算模型,数值研究了尾喷口位置对APU舱通风冷却系统引射性能的影响。研究表明：在相同的喷管进口总压下,喷口位置愈接近排气管入口,喷管流量愈大,而冷却流量愈小,引射流量比愈小;其他条件不变的情况下,喷管流量随着喷管进口总压的升高而增加,被引射的冷却流量也相应地增加,引射流量比却几乎不变;引射冷却系统设计中选取喷口位置应与排气口留有一定的距离,但不能离排气管入口太远,存在最佳位置,使得引射流量比和总压系数都很高。     

重载车辆排气引射抽尘器设计

利用发动机废气能量的通风散热除尘技术,考虑到动力舱空间限制的制约,为某型重载车辆优选设计了一种排气抽尘引射器.利用流体动力学数值仿真技术进行数值模拟计算,探讨引射器结构对引射系数的影响,得到了关键结构参数对引射系数的影响规律.据此,改进设计出5种排气引射器型式,使其引射性能得以改善;考虑到紧凑性、轻量化的设计要求,在满足通风散热要求的前提下,给出针对混合室工作段长度参量不同的设计方案的对比结果:混合室工作段长度在125mm附近时,引射器可达到最优引射效果.     

燃料电池汽车动力控制模块水冷系统数值模拟

设计了动力控制模块的冷却系统,并用两种方案对其进行了计算校核;在动力控制模块冷却系统的关键部件上采用了强化传热措施,并应用Fluent软件对冷却结构进行了数值模拟,根据模拟的结果对冷却结构进行了优化,从而使动力控制模块实际运行情况良好.     

船用排气系统红外抑制装置湍流场及红外辐射场的数值预测

排气是舰船主要热源,是红外制导武器的主要目标.本文对引射扩压器排气系统——一种典型的红外抑制装置进行了流场、温度场以及管外红外辐射场的计算.计算结果与国外发表数据比较,证明所述方法是正确可行的.流场计算应用SIMPLE 程序,着重讨论了边界条件的选取,红外辐射场计算程序完全是自编的.文中对计算结果作了分析、讨论.     

偏心距引射喷管气动性能研究

基于流固热耦合理论,采用标准k-ε湍流模型,通过对Navier-Stokes方程和三维热传导方程联合进行求解。对偏心距引射喷管与传统引射喷管进行了数值模拟,得到了较为精确的流场特性,为后期偏心距引射喷管的红外特性计算提供必要的依据。在数值计算中对于固体域、流体域均采用结构化网格,并在两者边界面上采用耦合方法。对偏心距引射喷管的抽吸特性、推力特性以及最佳偏心距等喷管性能分别进行了深入研究,得出了偏心距引射喷管较传统引射喷管具有泵抽能力强的结论。得到了抽吸能力最强且推力损失较小的最佳偏心距引射喷管,其工程应用前景广泛。     

采暖炉水套内部流动和传热的数值模拟

采暖炉是广泛使用的一种民用取暖兼炊事设备。研究采暖炉中的流动及传热规律 ,从而设计出高性能、安全的采暖炉有着重要的实用价值。该文对双孔采暖炉水套内的流动换热进行了数值模拟。采用三维变密度雷诺平均 Navier-Stokes方程和 SIMPL E算法 ,湍流模式为修正的 Spalart-Allmaras模式 ;通过修正水的热传导系数考虑沸腾汽化的影响 ;根据工程实际问题的特点 ,通过计算边界条件考虑与计算域边界耦合的热传导、对流换热及辐射传热过程。所得数值结果与实验符合很好     

联合循环与过程能量集成的温焓曲线夹点分析法

将全局夹点分析法扩展到燃气蒸汽联合循环与过程装置进行整体能量集成。利用全局温焓分布曲线,分析燃气透平与过程集成、燃气蒸汽联合循环,以及在实现各过程装置内部热量交换的基础上的全局过程剩余热阱和热源与联合循环公用工程系统的能量集成。应用实例表明,温焓曲线的夹点分析法可方便、直观地用于联合循环与过程全局夹点分析能量集成,包括余热回收、热功联产、联合循环系统的设计和综合,能耗明显下降。     

涡轮发动机三维多场耦合数值仿真的数学模型

给出了用于发动机多场耦合数值仿真的统一的数学模型。这一模型由于采用了广义控制体系,在用来求解非定常气、热、弹耦合的变域差分问题时很方便,讨论了统一的数学模型在不同场的演化,分析了多场耦合的4种类型及发动机多种层次的物理模型与数学模型。     

天然气加热炉内介质水非稳态耦合热流场研究

设计制造高效节能的加热气化设备是油气工业中迫切需要解决的问题。本文深入研究天然气加热炉传热机理,开创性地构建了大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模型,求解水作为中间载热介质的天然气加热炉内非稳态耦合热流场,并通过天然气加热、传热流动试验平台,对边界条件进行试验校准并验证了数值分析模型的正确性。结果显示,加热炉内流场不均,整体循环不佳,加热炉的启动时间为2.5 h,加热效率仅为83.5%,介质参与性辐射占总传热量的24.5%。显然,传统加热炉结构有待优化,且介质参与性辐射影响不可忽略。     

天然气加热炉内介质水非稳态耦合热流场研究

设计制造高效节能的加热气化设备是油气工业中迫切需要解决的问题。本文深入研究天然气加热炉传热机理,开创性地构建了大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模型,求解水作为中间载热介质的天然气加热炉内非稳态耦合热流场,并通过天然气加热、传热流动试验平台,对边界条件进行试验校准并验证了数值分析模型的正确性。结果显示,加热炉内流场不均,整体循环不佳,加热炉的启动时间为2.5 h,加热效率仅为83.5%,介质参与性辐射占总传热量的24.5%。显然,传统加热炉结构有待优化,且介质参与性辐射影响不可忽略。     

CO2微通道气冷器的流场分解模拟及实验验证

为了研究CO₂流量分配不均匀度对气冷器流动特性和传热特性的影响,建立了跨临界CO₂制冷系统的微通道气冷器分解模型. 实验结果表明：随着CO₂制冷剂质量流量由110 kg/h增大到470 kg/h,扁平管内最大流量不均匀度由97% 降低到18%,流量是影响不均匀度的重要因素;流量分配不均度对CO2微通道气冷器的流动特性影响明显,而对传热特性影响较小. 比较了不同工况下相应的模拟结果与实验数据,平均换热系数误差为4.82%~38.25%,摩擦系数误差为6.09%~26.65%.     

旋流强度对气/雾两相传热传质的影响

为进一步提高发动机排气集水箱对高温烟气的降温性能,研究了旋流强度对高温烟气与冷却水雾两相流传热传质的影响．利用欧拉 拉格朗日方法和离散相模型对集水箱内横流喷雾冷却过程进行了三维数值模拟．对排气集水箱涡流室某一截面处的气流旋流数进行了理论推导,并将得到的旋流数解析解与数值解进行了比较．结果表明：集水箱涡流室内的旋流是强旋流动,理论解析解与数值解基本吻合;在集水箱排气室形成了一道“屏障”,在其上游区域内雾滴的有效运动行程比其下游区域内雾滴的有效运动行程长;提高烟气旋流强度,可增强两相掺混,延长液滴有效运动行程和蒸发时间;应使水雾雾滴进入烟气流场的初始位置位于“屏障”上游区域,以提高喷雾冷却效果．     

船用燃气轮机排气系统红外抑制装置的温度场分布研究

本文在分析船用燃气轮机排气系统红外抑制装置结构特点的基础，从数值计算和实验测量两个方面分析了该装置温度场的分布特征。分析讨论了各种影响因素的作用，得到了若干有益的结论，为工程设计和分析船用燃气轮机排气系统红外抑制装置提供了理论依据，具有一定的实用价值。     

天然气气化炉内介质乙二醇非稳态耦合热流场研究

目的 在天然气工业化应用中,液化天然气的高效气化是关键影响因素,为了在国家能源改革的大背景下, 尽可能提升现有气化设备的运行效能,采用 ANSYS Fluent 软件对一种采用乙二醇作为中间载热介质的天然气气 化炉内非稳态耦合热流场进行数值模拟。 方法 通过深入研究天然气气化炉传热传质机理,在总结前人研究仅考虑 对流换热情况不足的情况下,将辐射换热加以考虑,构建出大空间非稳态自然对流及介质参与性辐射耦合传热模 型,通过天然气加热、传热流动试验装置,对边界条件进行实验校准,验证数值分析模型的正确性。 结果 中间载热 介质为乙二醇的气化炉运行时长达到 2. 0 h 后,传热量趋于稳定,内部热流场不再发生明显扰动,表明气化炉进入 稳定运行阶段,此时炉内整体加热效率仅为 87. 35%,其中介质参与性辐射占总传热量的 27. 01%,气化炉底部形 了范围较小的低温带,表明该工况下其内部运行存在难以消除的流动死角。 结论 在本文设置的工况下 成 ,大筒体天 然气气化炉内部流场分布情况不佳,气化炉的加热效率和启动时间有待进一步优化,炉内主要换热形式仍是自然 对流,但不可忽略介质参与性辐射对总传热的贡献。     

回热器性能变化对燃气轮机影响的数值仿真

本文以某回热循环燃气轮机为研究对象,考察回热器总压恢复系数及换热系数变化对燃气轮机整机性能和稳定工作的影响,研究得到以下主要结论：回热器两侧总压恢复系数降低都使燃气轮机输出功率、效率以及压气机喘振裕度降低,冷侧总压恢复系数直接影响到涡轮通流能力,因此会严重影响到压气机喘振裕度;回热器两侧传热系数仅对燃气轮机效率有影响,传热系数降低时燃气轮机效率降低,且冷侧、热侧传热系数对其有同等程度的影响。