基于DPM的地热汽轮机导向叶片表面颗粒沉积特性及改型模拟研究

来源 :哈尔滨理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuxiangff
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
地热汽轮机是地热电站中的重要设备之一,与其他领域汽轮机的最大不同之处就是汽轮机的工质纯净度有差异。地热汽轮机的工质成分更加复杂,传统汽轮机的工质大多为高温高压流体,而地热汽轮机的做工介质则为地热介质,地热介质成分复杂,除了含有大量的酸性成分如硫化氢氯、碳酸盐、铵、碳酸氢钠、碳酸气、硫酸盐等之外,在汽水热介质中,还有大量的固体杂质,如二氧化硅、碳酸钙、铁及其他化学物质,虽然为了处理这些颗粒在主汽阀签安装有过滤装置,但由于颗粒体积过小,仍会有在10微米以下的固体颗粒进入到汽轮机内部,颗粒会对叶片造成冲击、磨损以及沉积侵蚀等危害,因此,对地热汽轮机导叶除了需研究其气动特性,还要研究导叶通道内颗粒轨迹以及颗粒对导叶影响作用,因此,研究导叶叶栅通道内的颗粒运动轨迹,讨论颗粒在叶片表面的沉积特性,可以对叶片的设计与叶片的防护产生良好的指导作用。
  本文以某地热汽轮机导向静叶栅为改型设计原型,根据现场实验测得的数据对其内部流动进行数值还原,分析其流场特性,并在此基础上在工质中加入离散相,对其内部的气固两相流动进行模拟研究,分析颗粒的运动情况以及颗粒在叶片表面的沉积特性,结果表明:离散相颗粒的加入会使蒸汽的流动效率下降,颗粒受到湍流扩散作用与惯性的双重影响,会在叶片的压力面尾缘发生沉积。
  对原型导向静叶栅进行子午收缩改型研究中,通过收缩比以及通流效率的研究得出最佳收缩比为0.35-0.4之间,选择0.4为收缩比对叶片进行子午收缩改型,对其内部流动进行模拟分析研究,得出:子午收缩叶栅可以有效改善叶片尾部出现的二次流扰动问题,同时通过改善气流的速度分布,也可以对颗粒在叶片表面的沉积问题进行改善。
其他文献
在融合高比例可再生能源的分布式能源系统中,供能侧的高度不确定性和需求侧的波动性,不仅限制了供需匹配性的提升,而且可能引起能量的无秩序流动,从而导致整个系统的更大熵增。为此在经典热力学熵分析方法基础上,通过引入信息的“负熵”作用,并充分利用能量流与信息流的高效耦合机制,试图找到促进整个分布式能源系统负熵转化的规律,从而提升分布式能源系统供需匹配性,为可再生能源的大规模应用提供支撑。基于热力学熵与信息
不可压缩流动的数值模拟在工程实践中有着广泛的应用。作为一种介观数值方法,格子玻尔兹曼方法(lattice Boltzmann method, LBM)因其基础的物理描述和简单的计算格式,近年来得到了越来越多的关注,目前已被广泛地应用于模拟各种非平衡问题,包括各类流动与传热传质问题。但LBM也存在着一些内在缺陷,包括:(1)通常只适应于均匀网格,对于非均匀网格操作非常复杂。(2)时间步长与网格间距存
近年来二元燃料燃烧因具有较大的灵活性以及燃烧排放优势而成为研究焦点,但目前关于此类模式的燃烧研究更多集中在发动机台架实验上,采用的方式大都是一种燃料在进气道喷射形成均质混合气,另一种燃料是缸内直喷。为进一步挖掘二元燃料燃烧潜力,以满足更为严苛的法规要求,两种燃料喷射策略均可控的双直喷方式受到关注。前期研究表明柴油/甲醇二元燃料(Diesel Methanol Dual Fuel,DMDF)燃烧在改
学位
液压自由活塞发动机具有可变压缩比、摩擦损失小、散热损失小的优势,但是,其运行过程中活塞上止点和下止点位置存在波动性,且内燃机活塞在上止点附近停留时间短,燃烧等容度相对较低。本课题通过实验和仿真的方法,对液压自由活塞发动机的运行机理进行了探索,并根据其特点提出了改进其运行过程稳定性的策略;研究了液压自由活塞发动机活塞运动规律,分析了其对燃烧过程及发动机运行稳定性的影响;根据液压自由活塞发动机的运行特
润滑油是柴油机颗粒物排放和颗粒捕集器中沉积灰分的主要来源之一,因此,深入研究润滑油不同组分对于柴油机颗粒物氧化反应性及氧化过程的影响,对于润滑油配方优化和降低柴油机颗粒物排放具有重要意义。本文研究了不同润滑油组分,包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类矿物基础油,IV类合成基础油、无灰分散剂、清净剂、抗氧抗腐剂、复合剂、抗磨剂参与燃烧对柴油机颗粒物基本碳粒子粒径分布、纳观参数、石墨化程度、表面官能团的影响规律。然后,利
学位
作为一种常用的动力源,柴油机被广泛应用于各个领域中。为保证柴油机及以其为动力源的机械系统正常运行,基于振动信号的准确、高效的不解体故障诊断与状态评估方法成为当前研究的热点。然而由于柴油机结构复杂,在故障发生早期及微弱故障状态下,弱功率特征极易被强烈的背景噪声掩盖。因此充分挖掘振动信号信息,从中提取并筛选特征,利用高效、准确的分类器识别柴油机状态,具有重要的研究意义。论文选择柴油机频发的喷油机构及供
学位
自动驾驶车辆在节约能源消耗、保障交通安全、提高交通运输效率等方面有重大的应用价值。自动驾驶车辆是强动态高实时系统,交通场景复杂,驾驶任务多变。如何实现复杂场景下自动驾驶车辆节能、安全、舒适地行驶,是这项技术应用所面临的问题。本文以汽油机驱动的自动驾驶乘用车为研究对象,以降低行驶能耗为目标,从轨迹规划和车辆行驶控制两方面开展研究,力图探索自动驾驶车辆规划与控制的新方法。  首先,针对分层递阶规划中的
学位
叶顶间隙泄漏涡空化是一种在轴流式水力机械中常见的空化形式,不但会导致水力机械性能的下降,还会显著增强结构的振动、噪声及空蚀,严重威胁水力机械及系统的安全。为此,本文以NACA0009水翼为研究对象,针对目前叶顶间隙泄漏涡空化流动中的关键科学问题,综合利用数值计算、实验观测、理论分析等研究方法,较为系统地研究了叶顶间隙泄漏涡的演化、空化流动特性及其控制方法。本文的主要研究内容及创新性成果如下:  (
学位
一维稳态和瞬态气液两相管流广泛出现在石油工程、化学、核电等领域。在石油工程中,气液两相处理设备的设计、管道尺寸的选择等均需要深入研究两相流特性,包括流型、持液率和压力梯度以及压力波和持液率波的波动特性,本文将对这些问题进行探讨,旨在提高对两相流的预测精度。本文对气液两相管流进行了以下几个方面的研究:  (1)在大型两相流实验台上进行了8个管倾角共355组空气-水两相稳态实验,测试管段为长8m、内径
流化床因具有物料掺混性强、燃料适应性广等特点被广泛应用在诸多工业领域中。现有研究成果表明,在流化床中添加一定量超细颗粒可以有效降低颗粒间的磨擦损耗,起到润滑作用,从而在一定程度上能改善气固混合的均匀程度,然而添加过量的超细颗粒将会导致颗粒聚团的形成、降低流化质量,因此研究添加超细颗粒后的双组分颗粒混合流动特性,对提高工业生产效率、产品品质有着重要意义。  本文以双流体模型为框架,基于黏性颗粒动理学
学位