基于PRO/E的水力透平转轮实体建模的新方法

利用水力机械二元理论方法设计出一种低比转速混流式水力透平.鉴于采用其他三维造型方法给超低比转速混流式水力透平复杂的转轮叶片三维造型带来的较大误差,基于PRO/E 4.0的曲面处理能力,从叶片木模图提供的数据资料出发,将水平截面图中截线的前缘点与部分后缘点往外移动,采用读入点数据文件的方法建立叶片型面的空间样条曲线模型.为了实现实体模型的精确性,采用合并曲面的方法对叶片上冠、下环及进水边进行修型,构建出更精准的叶片空间型面,克服了以往利用木模图的二维线条直接生成转轮叶片而出现的不正常凹凸现象.利用该几何建模方法可以更进一步提高转轮内部流场数值计算、性能预测以及数控加工的准确性.     

多级能量回收透平水力模型方案的开发

通过对九级能量回收水力透平的全流道三维定常湍流计算,确定能量回收水力透平水力模型的设计方案.计算以连续性方程、雷诺时均N-S方程作为其控制方程,采用标准κ-ε双方程湍流模型使方程组封闭.流速、压力的求解采用SIMPLE算法实现,离散采用具有二阶精度的隐式格式差分.计算结果详细地显示出透平内全流道的流速和压力分布,验证了...     

滑片膨胀机槽底引压结构的研究

针对滑片膨胀机工作过程中高压进口流体在经过吸气孔口时对滑片冲击而造成滑片被压入槽底且无法与气缸内壁正常接触的问题,提出了一种滑片槽底引压结构.该结构将高压流体引入滑片槽底容积腔内,通过引入槽底的高压气体力来削弱进气冲击影响,保证滑片与气缸内壁良好接触.通过理论计算,得出了槽底引压结构的最优结构参数;通过比较无引压和有引压结构的膨胀机在相同工况下的实验结果,得出了引压结构对膨胀机工作过程中动力过程和热力过程的影响机理.研究结果表明:利用槽底引压结构,膨胀机能够在跨临界CO2制冷系统中稳定运行;滑片与气缸内壁贴合情况大幅改善,膨胀机性能大幅提高,输出功率最高达到了682 W,绝热效率最高值从无引压时的23.7%增长到有引压时的49.8%.     

热机热泵联合循环热力学分析与热泵动力选择

对增压柴油机，增压天然气机，小型蒸汽动力装置与压缩蒸汽热泵组成的三类联合循环进行了热力学分析，在此基础上提出了热泵动力选择的原则，研究表明，在合理利用用户所在地能源资源的前提下，应优选高效节能，利于环境保护的热泵动力。     

透平膨胀制冷在高温矿井降温中的应用

高温矿井独头掘进工作面的高温热害问题，严重影响掘进工程作业进度，危害工人的身体健康，目前所采用的降温措施效果都不理想。首次提出利用井下作业所用高压空气作为制冷工质，通过透平膨胀机等熵膨胀降温，来达到降温除湿的目的。所设计的系统流程简单，技术可靠，对于解决井下高温热害问题具有重要的实用意义。开展等熵膨胀制冷技术用于井下空调系统的研究，也具有重要的学术价值。     

低温双循环螺杆机组发电量与转动扭矩的关系

为了探究低温发电系统的最佳转速,以及初始耗功量对整个系统输出功的影响问题,提出了基于测量扭矩的方法来达到解决上述问题的目的.通过对系统在不同温度工况下的实验研究,揭示了初始扭矩与转速之间的内在关系,进一步得到初始耗功量占系统总输出功的比重.结果表明:不同工况下,确实存在最佳转速,该转速下螺杆机对外输出功最大;初始耗功量在低温区对系统输出功影响很大,随着热源温度的增加初始耗功量占最大输出功的比值趋于33%.     

叶顶形状对动叶顶部流动和传热的影响研究

应用数值方法和标准k-ω湍流模型,研究了燃气轮机轴流透平不同叶顶密封方式对透平动叶顶部间隙内流动与传热的影响.计算叶型采用GE-E3发动机高压透平第一级动叶片,考虑了4种不同的叶顶密封方式.详细分析了不同叶顶密封时叶项的流动结构和传热分布.研究了旋转对动叶顶部流动和传热的影响,并与静止的平面叶栅中获得的结果进行了对比.结果表明:不同叶顶密封方式对叶顶间隙泄漏流场影响很大;双侧肩壁密封具有最好的密封性能,而压力面肩壁密封性能最差;采用吸力面肩壁密封获得了最低的叶顶传热系数,压力面侧肩壁密封的叶顶传热系数则最高;相对于静止叶栅,旋转改变了叶顶泄漏流动结构,增加了叶顶的传热系数.     

跨临界CO2系统用膨胀机的开发与模型分析

为了提高跨临界CO2循环系统的效率,提出了一种不需要吸气控制阀的新型CO2系统用的双滚动转子式膨胀机机构.通过建立相应数学模型,对CO2制冷剂在该膨胀机内部的膨胀过程及主要部件受力状况进行了分析,为该新型膨胀机的后续开发研制提供基础.     

气液两相介质时液力透平轴向力分析

轴向力是影响透平稳定运行的主要因素之一,为了实现透平轴向力的定量求解,研究其轴向力受介质的影响和随介质的变化规律.以一个比转速为41的离心泵反转作液力透平为研究对象,选用清水和两相流含气体水作为介质,应用计算流体力学软件CFD,建立相对坐标系下的时均连续方程及N-S方程,采用Mixture两相流模型和SIMPLE算法进行数值模拟,得到泵在透平工况下的外特性和内部流场压力分布,计算出轴向力,解决了实际测量难以及浪费时间和资金等问题.在此前提下,研究透平在气液两相介质中,不同流量及气体体积分数对轴向力的影响和变化规律.结果表明:透平的轴向力在两相流介质中是随着流量的增大而增大;随着气体体积分数的增大先变大后减小.该结论对提高透平的稳定性和延长寿命具有重要意义.