一、电站调节阀内流场的三维数值模拟及实验研究(论文文献综述)
陈珉芮[1](2021)在《蒸汽温度压力调节阀气动噪声特性与降噪技术研究》文中研究说明在石油、冶金、化工、电力等产业中开展热电联产工程,可实现余热的回收利用,提高能源利用率,有效缓解能源短缺的压力。在热电联产工程中,蒸汽温度压力调节阀是一种将上游蒸汽的温度、压力调节为下游供热用户所需值的关键设备。随着我国工业化的不断发展,蒸汽温度压力调节阀面临的工况条件日渐严苛,其调节性能、减振降噪性能和安全性能需进一步提高。目前国产的温度压力调节阀尚存在诸多不足,其中噪声问题较为突出。因此,本文以分体式蒸汽温度压力调节阀为对象,采用实验与数值模拟相结合的方法,分别对调节阀的压力调节部件和温度调节部件的气动噪声特性及相应的降噪方法进行了研究。本文的主要工作和成果如下:(1)采用数值模拟的方法对分体式蒸汽温度压力调节阀中压力调节部件的流动特性和气动噪声特性进行了研究。结果表明,压力调节部件的理想流量特性曲线为直线型;压力调节部件套筒和阀瓣节流孔处蒸汽的速度、压降和湍动能随开度的增大而减小;阀体下腔与出口流道的连接段形成了收缩扩张喷口,连接段内蒸汽的速度、压降和湍动能随开度增大而增大。小开度的情况下,压力调节部件气动噪声的主要声源位于阀瓣节流孔处;随着开度增大,压力调节部件的主要声源逐渐向阀体下腔与出口流道连接段转移。压力调节部件的气动噪声在宽频范围内连续分布,其中低中频噪声较突出。压力调节部件的远场噪声的总声压级随开度的增大而减小,且沿蒸汽流动的方向逐渐衰减。(2)根据压力调节部件的气动噪声特性,通过设置多孔板等降噪元件,开展降噪技术研究,分析了不同降噪元件的降噪机理和降噪效果。研究表明,多孔板从节流作用和小孔扩散两个方面对压力调节部件起到降噪作用。多孔板对压力调节部件的低中频噪声具有较好的减弱作用,设置多孔板后远场噪声监测点上气动噪声总声压级的平均减小量为7.80dB。在多孔板的基础上,提出了一种螺旋降噪元件,该元件节流作用较弱,主要利用小孔扩散原理实现对压力调节部件的降噪。研究表明,螺旋降噪元件对压力调节部件的低中频噪声具有较好的减弱作用,设置该元件后远场噪声监测点上气动噪声总声压级的平均减小量为8.26 dB。对比发现,螺旋降噪元件对噪声总声压级的减弱作用与多孔板相近,但其流通性能更好,对压力调节部件的调节性能影响更小。(3)对分体式蒸汽温度压力调节阀中温度调节部件的喷嘴开展实验研究,得到了喷嘴的流量与压力的关联式。基于喷嘴实验的结果,对温度调节部件的流动特性和气动噪声特性进行数值模拟研究。结果表明,蒸汽在温度调节部件内的压降较小,说明对蒸汽的压力调节主要由压力调节部件完成。减温水经喷嘴以雾化液滴的形式进入温度调节部件,迅速汽化为相变蒸汽,并主要以相变蒸汽的形式在温度调节部件的流道内流动。随着相变蒸汽的扩散,流道截面的平均温度降低、平均流速降低。流道内喷嘴出口处的湍动能和声功率级最大,是气动噪声的主要声源。温度调节部件的气动噪声在宽频范围内连续分布,且中高频噪声较突出。远场噪声的总声压级沿着蒸汽流动的方向逐渐衰减。(4)基于温度调节部件的气动噪声特性,提出了确保温度调节效率的同时能减弱气动噪声的喷嘴设置方式。研究表明,随着喷嘴数量的增加,相变蒸汽在温度调节部件流道内的分布更均匀,流道截面的平均速度增大,流道内的湍动能减小,远场噪声的总声压级减小。综合考虑喷嘴的成本和降噪效果,以双喷嘴为最优选择。基于双喷嘴的设置,研究发现,随着喷嘴与温度调节部件流道轴线夹角的减小,流道内湍动能和声功率级减小,温度调节部件的中高频噪声声压级减小,远场噪声的总声压级减小。研究表明,减温水以双喷嘴平行喷入的方式进入温度调节部件,对温度调节部件的降噪效果最好。
孔祥波[2](2021)在《高温熔盐回路系统阻力特性实验研究》文中指出熔盐回路系统是实现熔盐堆堆芯核热传输和转移的关键设施,主要由循环泵、熔盐换热器和管路等设备组成。系统运行时,需保证熔盐泵在最高效率点附近工作。为此,回路系统阻力与泵扬程的额定值应尽可能一致。由于常规管路和设备阻力计算公式和泵水力性能曲线都是在水介质下测试给出,其在高温熔盐状态下的适用性存在不确定性。因此,本文通过FLiNaK熔盐高温回路阻力特性的实验研究,对设备和管道阻力计算公式在熔盐下的适用性进行了评价。研制了一套熔盐调节阀并通过高温熔盐测试台架进行测试,最终给出了阀门在不同开度下的流量系数和流阻系数,同时验证了调节阀和泵在水介质下的测量结果应用于熔盐工况时的误差范围。具体研究内容如下:首先,对FLiNaK熔盐高温试验回路进行了升级改造,并对系统阻力重新进行了分析计算。通过熔盐泵变频操作,对回路在不同流量工况下的系统阻力进行实验研究。在流量为19.3-24.3m3/h的实验范围内,电加热器压损和加热器出口至泵进口管段的压损计算值与压力测量值之间的偏差不超过±5%,证明了计算管壳式换热器壳层压损的埃索法以及计算管道压损的沿程阻力公式和弯管局部阻力公式在熔盐介质下的适用性。受实验条件限制,泵在FLiNaK回路中的扬程值无法直接测量。采用泵在水介质下的流量-扬程曲线与回路压损对比分析。根据相似性定理可获得在回路实验流量和频率下的熔盐泵扬程拟合值。回路压损与泵扬程拟合值之间的偏差在±28%以内。其次,设计并加工了一台角式柱塞型熔盐调节阀。采用CFD方法对阀门在20%、40%、60%、80%和100%相对开度下的流动特性进行仿真分析,给出了阀门流量系数和流阻系数与相对开度的关系曲线。其中阀门全开时流量系数约为444m3/h。通过调节阀流动特性水测试台架,测量得到调节阀在水介质下的流量系数和流阻系数与相对开度的关系曲线,在阀门全开时流量系数可达485m3/h。流量系数与流阻系数随开度的变化趋势两者高度一致。在相对开度≥20%时,流量系数测试结果大于仿真结果,两者之间的偏差最大约14%。与之相反,流阻系数测试结果小于仿真结果,两者之间的偏差最大约24%。最后,通过熔盐测试台架对调节阀进行实验研究。通过调节阀门开度和泵频率改变系统阻力特性和流量,得到了调节阀和泵在熔盐介质下的水力特性曲线。调节阀在不同开度下的流动性能曲线与仿真分析结果符合性良好,再次验证了CFD方法的准确性。在相对开度为20%-80%范围内,流量系数测量结果大于仿真结果,两者之间的偏差最大约6%。与之相反,流阻系数测量结果小于仿真结果,两者之间的偏差最大约11%。另一方面,实验证实了水介质下的泵流量-扬程曲线仍适用于高温熔盐工况,但会变得更为平坦。在25-50Hz频率区间内,两者之间的误差范围为±17%。其中,流量相对较小时表现为负偏差,相对较大时表现为正偏差。
郭文宾[3](2021)在《压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究》文中认为储能技术可以促进可再生能源大规模发展,有效解决我国能源环境问题。压缩空气储能系统具有存储容量大、寿命长、不受地理环境限制等优点,是一项极具发展前景的储能技术。压缩机是压缩空气储能系统的核心设备,其性能对整个系统效率和储能经济性有着决定性影响。不同于普通工业中通常在设计工况附近运行的压缩机,储能系统压缩机需具备在较宽流量、压比范围内高负荷高效率运行的能力。因此,提高压缩机高效变工况能力,为压缩机提供安全稳定的运行控制方案是发展压缩空气储能关键技术之一。本文选取大规模压缩空气储能系统中多轴式离心压缩机典型级为研究对象,采用可调进口导叶和可调扩压器这两种变工况调节技术,通过数值与实验相结合的方法对离心压缩机变工况特性开展了深入研究,并为储能系统压缩机运行找到了最佳调节策略。本文主要研究内容与结论如下:1.根据典型级离心叶轮设计参数,自编写一维设计程序,首先得到变几何部件叶片一维气动参数,然后基于神经网络和遗传优化算法完成叶片三维优化设计,最后完成调节机构设计,建立了一套变几何部件与离心叶轮高效匹配设计体系。2.基于压缩空气储能大功率多级间冷压缩机综合实验平台,设计并建成了整机性能测试及内部流场测量系统,得到离心压缩机在不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的变工况特性曲线以及进口导叶出口、叶轮出口流场变化规律,揭示了离心压缩机在变工况调节时的一些重要流动现象。3.建立离心压缩机整机数值模型,通过全三维定常流动数值计算方法,对不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的离心压缩机整机性能变化规律与内部流场分布规律做了全面的研究与分析,揭示了离心压缩机在变工况调节时的能量损失机理。4.针对压缩空气储能系统压缩机高效变工况的运行特点,为解决进口导叶与扩压器联合调节过程中,调节角度变化的多维空间变量寻优问题,采用Kriging插值模型与Nelder-Mead优化算法,获得了离心压缩机高效变工况调节策略。与不调节时相比,离心压缩机稳定压比运行范围扩大了 232.5%,最高运行效率提高了 1.2%,平均效率提高了 2.8%。
邵梓一[4](2021)在《压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究》文中研究指明压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)广泛应用于可再生能源电力系统中。透平膨胀机为C AES系统的核心部件,其将压缩空气的内能转换为机械能,从而带动发电机做功输出电能。与电厂重型燃气轮机、蒸汽轮机以及航空发动机高压/低压涡轮的工况不同,CAES系统透平具有入口温度较低、膨胀比较高以及变工况运行频率高等特点。然而目前针对储能系统透平膨胀机内部的流动特性及损失机理的深入研究十分缺乏,特别在变膨胀比、变转速等非设计工况,制约了透平的气动优化与储能系统运行效率的提升。为此,本文以某CAES系统轴流式透平和闭式向心透平为研究对象,采用数值计算对主流通道的涡系迁移规律以及二次通道的泄漏特性、掺混损失进行深入分析;在数值分析的基础上,开展闭式向心透平变工况实验,测量集气室、轮盖空腔以及叶轮出口的气动参数,探讨变工况运行的内部流场特征。上述研究进一步阐释了CAES系统透平膨胀机内部流场演化以及损失机制,提出了新的损失分析方法、结构优化以及高效运行方案。作为轴流式透平内部最主要的泄漏区域,动叶叶顶间隙对CAES透平的性能影响还缺乏深入讨论,因此首先开展轴流式透平动叶叶顶间隙流型及泄漏损失的数值研究。分离泡为典型的叶顶间隙二次流结构,其再附发生于叶顶静压增长至与端壁静压相等的位置,然而其并没有引起额外的间隙损失。间隙损失主要是由于泄漏流与主流掺混导致,采用Yaras和Sjolander以及Denton模型计算的间隙损失误差在5%以内,用于评价储能系统轴流式透平的叶顶间隙损失准确度较高。CAES系统在高膨胀比、小流量工况采用的是闭式向心透平,变工况运行时闭式叶轮内的二次流结构以及轮盖空腔泄漏损失机制仍不清楚。基于数值结果详细分析闭式向心透平内部二次涡系分布及其损失机制。闭式叶轮内的横向二次流在吸力面端壁产生了较高的耗散,由此造成的端壁损失占总损失的1/3以上。轮盖空腔泄漏涡位于闭式向心透平的出口管,除了造成较高的能量损失与熵产外,也显着降低了出口截面的流场均匀性。因此建议在数值计算中,闭式向心透平的出口管长度应大于一个动叶轴向弦长,以避免轮盖空腔泄漏影响出口流场的稳定性。为进一步认识透平内部复杂流场,提出基于基本物理量的协同分析方法,从物理量协同的角度阐明透平内部泄漏和损失机制,给出CAES系统透平的优化方案。在透平内部泄漏的速度-压力梯度协同性分析中,协同角越高,表征内部流动阻力越大。基于速度-压力梯度协同角,提出一种计算轴流式透平间隙泄漏量的方法;为了有效降低闭式向心透平轮盖空腔泄漏,建议无量纲密封齿间隙应小于1.5%。在透平内部损失的速度-速度梯度协同性分析中,较低的协同角可以表征高损失区域,并且通过定量分析进一步指出协同角与损失系数间呈显着的负相关关系,为分析透平损失提供了新思路。目前尚未有CAES系统闭式向心透平的变工况实验报导,缺乏详尽的变工况性能实验数据与分析。为获取闭式向心透平实际运行的变工况性能,并验证上述数值研究结论,设计并开展透平变工况实验,对集气室、轮盖空腔以及叶轮出口的气动参数进行详细测量,首次给出闭式向心透平变工况性能分析的实验结果。在集气室内,气动参数存在较高的周向不均匀性:沿进气口顺时针方向90°和135°间,以及225°和270°间为局部高压区,局部流速较低。轮盖空腔泄漏量的测量结果与数值模拟的结论一致,其随叶轮转速增加而下降。仅在额定工况下,出口管沿展向高度的损失和气流角不均匀度最小;轮盖空腔泄漏使展向高度上半部的总压损失显着增加,使出口气流角呈降低趋势。本文开展了详细的CAES系统透平膨胀机内部流动与损失机制的数值与实验研究,所得结论揭示透平内部二次涡系分布、间隙泄漏特性及其损失机制,从物理量协同分析的角度提出新的间隙泄漏量模型、密封结构设计、损失评价方法及变工况高效运行方案,对CAES系统透平膨胀机的优化设计具有一定参考意义。
刘英楠[5](2021)在《压气机试验器进气状态调节规律数值模拟研究》文中进行了进一步梳理航空发动机是国家战略性产业,关乎国家安全和国防装备建设。作为其三大核心部件之一的压气机也越来越受到研究人员的关注。目前,试验研究是压气机研究中最可靠也最基本的研究手段,但在试验过程中对压气机试验件进气环境的控制存在较大困难,如何准确使压气机试验件进口状态达到试验所需条件,是目前试验研究中急需解决的问题。因此本文针对压气机试验器进气系统进行CFD数值模拟研究,对主要部件的内部流动特性和全场参数进行分析,最终得到典型工况间的调节路径,为后续研究的展开提供思路,并为试验操作提供参考。本文依照从部件到整体的顺序对压气机试验器进气系统进行研究。首先对该试验器的整体结构和工作特点进行了介绍,并对主要调节部件和整流装置进行了详细的研究。然后,运用PRO-E软件建立调节阀的三维实体模型,并针对不同开度分别建立不同的几何模型。在保证整体结构和计算精度的情况下,将调节阀内不影响流动的结构进行简化,利用SCDM软件抽取内部流场域。将模型文件导入Fluent Meshing中进行网格划分和加密处理,并对优化网格质量以保证计算精度。利用Fluent求解器进行数值计算,模拟调节阀内部流动状态,对计算结果进行分析并与试验数据对比,从边界层设置和网格加密处理两方面对模型进行修正,得到一个与试验结果误差较小的调节阀数值计算模型。最后验证调节阀模型的理想流量特性为直线型,并对典型工况下的流动参数和流场均匀度进行分析。以调节阀模型为基础,根据实际几何尺寸建立1:1的进气系统整体模型,对稳压箱内部复杂的蜂窝整流结构采用多孔介质模型进行处理。设置与单独调节阀模拟时不同的边界条件,针对常温常压供气和加温加压供气两种不同的工作环境,分别对系统整体模型进行数值计算,验证模型准确性并分析整体流场的流动特性。最终,依据所建立的进气系统整体模型,对试验未覆盖的工况进行全场流动参数的数值计算,对模拟结果进行研究和分析,得到三种典型工况间的调节路径,为后续试验过程中的调节控制提供参考和指导。
侯聪伟[6](2021)在《节流孔式套筒控制阀的气动噪声与流致振动研究》文中指出节流孔式套筒控制阀被广泛应用于火电和核电领域,对于整个电站运行的安全性与稳定性起到重要的作用。随着国家超超临界火电站以及第三代核电站的发展,国内的传统套筒阀已无法满足高温、高压和高流速等特殊工况下平稳运行的使用要求。针对套筒阀的套筒结构进行噪声及振动特性研究,对指导套筒结构优化与创新,并打破国外技术及产品垄断有着重要的意义。本文在浙江省重点研发计划项目“三代核电高参数特种控制阀关键技术研究”(2021C01021)和国家自然科学基金面上项目“大容量极端工况减温减压装置设计理论、方法及关键技术研究”(51875514)的支持下,开展针对节流孔式套筒控制阀的减振降噪研究,通过数值模拟与实验测量相结合的方法,探讨套筒结构参数对流量特性、流动特性、噪声特性以及振动特性的影响,并提出降低气动噪声和减小流致振动的套筒结构优化设计方案。主要研究内容和成果有:(1)搭建了一套模块化套筒流量特性测量装置,通过实验研究了不同套筒结构参数下的固有流量特性变化规律,并验证数值模拟方法的可靠性;探究套筒结构参数对于流量特性的影响,包括套筒内部阀塞形状和内外套筒孔径比,得到了相对应的流量特性曲线和基于流量系数的套筒内外孔径设计方法。(2)针对水平式和角式套筒阀,通过建立可压缩过热蒸汽稳态数值模型,在固定开度下探究了不同套筒结构参数对于套筒阀内部压力场、速度场以及温度场等流动特性的影响。研究结果表明,增大套筒间距可以提高外套筒的压降,减少漩涡,降低湍流强度和最大马赫数,使蒸汽流动状态相对稳定;改变套筒厚度对于流动特性的改善作用较小;套筒间节流孔相对角越大,套筒处压降效果越好,湍流程度越低,蒸汽流动状态的稳定性越好。(3)针对套筒阀的气动噪声特性,分析了套筒结构参数在不同开度下对阀内噪声源、噪声指向性以及噪声频谱特性的影响。研究结果表明,增大套筒间距会导致阀腔内声功率级分布不均匀度增大,套筒内部声功率级分布不均匀度降低,监测点总声压级降低,且降噪幅度随着开度减小而提高;增大套筒厚度会对声功率级分布起到相反的效果,监测点总声压级略有下降;套筒厚度2 mm和套筒间距7 mm的套筒结构降噪效果较好;在上述结论的基础上,得到了固定工况下有关套筒间距和套筒厚度的气动噪声参数公式,并提出了一个与套筒结构参数有关的无量纲数—间厚数Gt,用于快速比较同一套筒阀中不同套筒厚度与套筒间距组合下的气动噪声水平。(4)针对套筒阀的流致振动特性,分别采用单向流固耦合和双向流固耦合方法,分析了套筒阀在不同开度下的预应力模态,以及最大振动开度下节流孔结构参数对于振动最大点流致振动特性的影响。研究结果表明,振动最大点为阀杆顶部中心,且开度越小阀杆的总振级越大。在不影响套筒阀流通能力的前提下,单套筒采用水平短孔以及多孔结构有助于提高减振效果。套筒数越多,减振效果提升并不明显。通过套筒阀减振创新设计可以在不影响套筒阀流通能力的前提下降低阀杆各个方向上的总振级。
孙宗康[7](2021)在《湍流与化学团聚耦合促进燃煤烟气细颗粒物及SO3脱除研究》文中研究指明燃煤电厂烟气中的细颗粒物与SO3对于大气环境与人类健康都有较大危害,随着环保政策及标准的愈发严格,研究如何实现燃煤烟气中细颗粒物及SO3的协同高效脱除是我国大气污染治理领域的一个重要问题。对于燃煤烟气中的细颗粒物,由于受传统静电除尘器除尘机理限制,其对粒径较小的细颗粒物捕集效率较低;而对于燃煤烟气中的SO3,由于目前并无专门针对SO3脱除的设备,其主要依靠其他污染物处理设备的协同脱除,导致SO3脱除效率较低,大量SO3以气溶胶的形式排入大气中。因此,本文提出将湍流团聚与化学团聚技术进行耦合来促进燃煤烟气中细颗粒物与SO3的协同高效脱除,并采用实验及数值模拟手段对其进行了系统研究。本文首先针对单独湍流团聚促进燃煤细颗粒物的团聚与脱除,系统研究了湍流团聚过程中不同的涡尺度、维度以及不同尺度涡耦合方式对细颗粒物团聚与脱除效果的影响,探究了湍流装置结构、湍流流场性质以及烟气参数等因素与细颗粒物团聚效果之间的相互作用机制,并提出了细颗粒物的湍流团聚模式。研究结果表明:燃煤细颗粒物在湍流流场中的团聚包括细颗粒物在回流区聚集时发生的碰撞团聚以及粗颗粒在主流区运动时对细颗粒物的捕集团聚两种团聚模式。湍流流场中小尺度和三维结构的涡能够增强烟气中粗、细颗粒之间的碰撞和团聚作用,从而增强细颗粒物整体的团聚和脱除效果,细颗粒物的团聚效率提升至26.3%,ESP出口处细颗粒物的数量和质量浓度分别下降约34.8%和38.2%。而不同尺度涡的耦合能够增强细颗粒物之间的聚集碰撞以及粗、细颗粒物之间的接触碰撞,延长颗粒物在湍流流场中的停留时间,并增大粗颗粒在垂直于烟气流动方向的波动幅度,从而提高不同粒径颗粒物之间的接触和碰撞概率,使细颗粒物的团聚效率提升至31.3%,同时ESP出口处细颗粒物的数量和质量浓度分别下降约40.9%和44.2%。此外,在湍流团聚过程中细颗粒物浓度、烟气温度以及烟气流速对于其团聚效果都有影响。在细颗粒物单独湍流团聚研究的基础上,进一步研究了细颗粒物在湍流与化学团聚耦合作用下的团聚与脱除效果,分别考察了两种团聚技术的耦合方式、湍流流场中涡尺度与维度、不同尺度涡耦合以及烟气参数等因素对细颗粒物团聚与脱除效果的影响,并探究了细颗粒物的耦合团聚机理以及湍流流场特性对细颗粒物耦合团聚的作用机制。研究结果表明:化学-湍流耦合团聚方式能够更有效地促进细颗粒团聚和脱除,同时化学-湍流耦合团聚方式对细颗粒物团聚与脱除效果的促进作用优于湍流-化学耦合团聚方式。在化学-湍流耦合团聚过程中,湍流流场中的大尺度和二维结构涡能够促进化学团聚剂液滴与细颗粒物之间的相对运动,扩大化学团聚剂液滴对细颗粒的捕集区域范围,提高液滴与细颗粒物的碰撞概率,从而改善细颗粒物的团聚和脱除效果,使细颗粒物的耦合团聚效率提升至45.8%,ESP出口处细颗粒物的数量和质量浓度分别下降约53.3%和60.1%。湍流流场中不同尺度涡耦合可以使湍流流场更加混乱无序,增强了不同粒径细颗粒物之间以及细颗粒物与化学团聚剂液滴之间的相对运动,同时可以延长颗粒物在湍流流场中的停留时间,从而进一步增强细颗粒物的团聚和脱除效果,当在耦合团聚系统内设置有不同尺度涡耦合的湍流团聚器时细颗粒物的团聚效率为49.5%,ESP出口处细颗粒物的数量和质量浓度较无团聚时分别下降约59.5%与64.2%,均优于包含单一大尺度或小尺度涡的湍流团聚器。此外,随细颗粒物浓度的升高,细颗粒物团聚与脱除效率均逐渐下降;随烟气温度与化学团聚液喷入量的增加,细颗粒物团聚与脱除效率均先升高后降低;随烟气流速的增加,细颗粒物团聚与脱除效率均逐渐升高。在对细颗粒物化学-湍流耦合团聚研究的基础上,创新性的提出将湍流团聚技术与脱硫废水喷雾蒸发技术相结合以协同实现细颗粒物的团聚脱除以及脱硫废水的零排放,并分别针对脱硫废水蒸发产物的特性、脱硫废水喷雾蒸发对细颗粒物团聚与脱除效果的影响以及湍流流场对脱硫废水液滴蒸发特性的影响进行了实验与理论研究。研究结果表明:脱硫废水蒸发会析出少量粒径小于1.0μm的棱柱状晶体颗粒物,同时脱硫废水喷雾耦合湍流团聚系统能够有效促进细颗粒物的团聚和脱除,经过喷雾耦合湍流团聚系统后细颗粒物的团聚效率提高到39.3%,比单独湍流团聚提高约10.9%,ESP后细颗粒物的数量和质量浓度较分别降低了约46.5%和38.9%。此外,湍流团聚器所产生的湍流流场能够增大液滴与烟气之间的相对速度,提高液滴在蒸发过程中的传热传质速率,从而促进脱硫废水液滴的蒸发,对于粒径为110?m和120?m的液滴,可以使其完全蒸发所需的运动距离分别缩短383 mm和543 mm。最后,采用低低温电除尘实验系统研究了SO3在低低温电除尘过程中的凝结与脱除特性,并以此为基础探究了利用湍流团聚技术以及喷雾耦合湍流团聚技术促进SO3与细颗粒物在低低温电除尘过程中的协同脱除性能。此外,还在某660 MW燃煤机组进行了湍流团聚耦合低低温电除尘技术的相关工程试验研究。研究结果表明:在低低温电除尘过程中,气态H2SO4会同时发生非均相凝结和均相凝结,且其更倾向于凝结在粒径小于1.0μm的细颗粒物中,同时烟气中的飞灰浓度以及烟气温度对SO3的脱除效率都有较大影响。在烟气换热器后布置湍流团聚器能够促进硫酸液滴在细颗粒物上的沉积以及细颗粒物的团聚长大,从而有效促进ESP对烟气中SO3与飞灰细颗粒物的协同脱除,当在实验系统中布置湍流团聚器时SO3的脱除效率由69.7%上升至82.9%,细颗粒物的质量脱除效率由90.1%上升至97.6%。在冷却水喷雾耦合湍流团聚过程中,冷却水喷雾降温同样能够使烟气中的气态H2SO4发生冷凝,同时后续湍流团聚系统能够促进冷凝生成的硫酸液滴与细颗粒物之间发生碰撞和团聚,从而有效促进ESP对烟气中SO3与飞灰细颗粒物的协同脱除,当在ESP前布置冷却水喷雾系统与湍流团聚系统时,SO3的脱除效率由无耦合系统时的3.5%上升至84.5%,细颗粒物的质量脱除效率由85.4%上升至98.2%。在某660 MW实际燃煤机组中设置的湍流团聚耦合低低温电除尘系统其除尘效果较好,能够有效脱除烟气中的细颗粒物,不仅能够满足示范工程“电除尘器出口PM2.5排放小于10 mg/Nm3”的技术要求,同时除尘器出口的总尘浓度也低于10 mg/Nm3。
陈超[8](2020)在《迷宫式调节阀结构参数敏感度分析与优化设计》文中研究表明调节阀(Control Valve)是一种在管道运输、石油化工、水电核电等工业过程中广泛应用的重要控制元件,它的好坏直接决定着整个系统控制过程是否及时有效。迷宫式调节阀(Labyrinth Control Valve)是一种具有多级降压作用的调节阀,其阀芯内部盘片上的迷宫流道结构可以使迷宫式调节阀在高压差的工作条件下具有防气蚀、降噪声和减振动等特性,进而提高阀门自身的可靠性和使用寿命。为了清楚地了解迷宫式调节阀内局部流场的流动特性和阀芯迷宫流道各结构参数对于降压作用的影响,本文应用计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)的方法对迷宫式调节阀的内流场二分之一几何模型进行数值模拟,分析了迷宫式调节阀内局部流场的流动特性。结果表明迷宫式流道内流场局部流速和压强变化的趋势是相反的,且阀芯各盘片上相同序号流道内流体压强由盘片1到盘片10逐渐降低,而速度则是先减小再增加;迷宫式调节阀阀芯内,由盘片1到盘片10流经各盘片流体的质量流量以指数规律增加,但是阀芯内各盘片之间流量系数的值变化不大。然后在现有迷宫式调节阀相关研究工作的基础上,选取四个迷宫流道结构设计参数,进行了拉丁超立方试验设计(Latin Hypercube Sampling,LHS),抽取了45组训练样本点和10组测试样本点,并应用数值模拟计算出这些样本点对应的迷宫流道的进出口压差和最大流速,根据仿真得到的数据构建了多种代理模型(Surrogate Model),并选出了精度最高的克里金(Kriging,KRG)代理模型,其决定系数值分别为0.9388和0.9435,同时其均方根误差值也最小;结合代理模型技术,利用Sobol全局感度分析方法(Global Sensitivity Analysis,GSA)计算了迷宫式调节阀阀芯迷宫流道关键结构设计参数的一阶敏感度指数和全阶敏感度指数。结果表明迷宫流道的流道宽度和流道深度这两个结构参数对迷宫流道进出口的压差和内流场局部最大流速影响最大。最后利用上面构建的精度最高的克里金代理模型和多目标遗传算法NSGA-II对迷宫流道的四个结构设计参数进行了优化设计,然后在得到的Pareto最优解集中选择了一个可以接受的迷宫流道的结构参数,根据这些参数建立迷宫流道的三维模型,对其内流场进行了数值模拟计算。优化后的迷宫流道结构与原模型相比,迷宫流道进出口压差由原来的3e5Pa提升至1.58e6Pa,因此优化后的迷宫式调节阀迷宫流道的降压能力有了很大的提高。
张万年[9](2020)在《大口径活塞式流量调节阀CFD模拟与流噪音预测研究》文中研究表明此论文是与安徽铜都流体科技股份有限公司合作完成的,文中试验是在河南省汝州市第三水厂进行的。水力机械是人民生活、工业生产、交通运输中最为普遍的机械,现阶段水力机械正逐步向大型化、高速化、大功率和高性能方向发展,活塞式流量调节阀可方便的进行调流、调压、放空消能等,因此被广泛用于水利系统中。但在实际中,由于全国范围内阀门大口径流阻系数与流量特性测试试验装置的缺失,大口径活塞式流量调节阀设计流量很难与预期一致,这就造成阀门流量无法准确选型,往往流量选择偏大,造成调节阀在小开度下工作,易出现空化气蚀、高噪声等问题,对阀门及管路系统的稳定性产生影响。此论文针对以上问题进行了以下研究工作:(1)根据活塞式流量调节阀二维图纸,利用SolidWorks软件建立三维模型,基于计算流体动力学(CFD),把实际加工中的表面粗糙度转化为ANSYS CFX中可输入的当量粗糙度,研究了光滑及不同表面粗糙度等级对活塞式流量调节阀流量特性的影响,为后续准确的计算湍流流场及阀内空化及气蚀提供了条件。(2)根据合作单位技术要求,基于计算流体动力学(CFD),分别模拟活塞式流量调节阀不同开度下的内部流场,获得内部不同开度下的压力、速度、湍动能分布并计算每种类型阀门的气蚀临界值。根据现有产品防空化能力较低及旋流防空化理论,设计一种新型旋流活塞式流量调节阀以提高阀门的抗气蚀性能。(3)基于ANSYS CFX中的浸入实体方法,模拟活塞式流量调节阀开启过程动态特性,计算其从关闭到完全打开过程中的三维流场,分析阀域内流场中速度、压力、湍动能的分布规律,利用CEL语言探究阀门进口、中心、出口监测点处速度随开度的变化规律,分析阀内运动组件各监测面上压力随开度的变化规律,为提高阀门的运行稳定性及进一步研发提供参考。(4)研究了阀内流动噪声的形成机理,以及阀门流噪声的类型,调研了流噪声预测的标准。在CFD计算流量系数的基础上,应用IEC60534-8-4-2005标准预测了特定工况下阀外1米处液流噪声值。利用精密自由场传声器和多通道振动噪声测试采集器及PC,测试活塞式流量调节阀出口段节流位置1米处噪声值,验证噪声预测值计算方法的准确性。通过上述研究,为提高大口径活塞式流量调节阀运行稳定性及可靠性提供参考,对设计优化及合理选型具有明确的指导意义。
张超[10](2019)在《核级电动闸阀弯管液流系统流致振动噪声特性及其抑制研究》文中指出核动力舰艇的设计和制造是海洋强军强国建设中的重要内容,目前虽然我国在舰艇船体建造、焊接、舾装及现代化设计方面成果斐然,但在舰艇减振降噪方面,尤其是新型复合材料的使用上技术相对滞后。核级电动闸阀弯管液流系统(以下简称液流系统)作为核动力舰艇核动力装置一回路重要组成部分,其振动噪声指标直接影响整个充液管路系统及核动力舰艇整体可靠性和隐蔽性。在电动闸阀关闭过程中,内部蒸汽流体受闸板扰流和弯管旋流共同作用,会因流体不稳定造成闸阀和管壁结构振动,并产生直接辐射噪声(即流致振动噪声)。此外,液流系统的振动会通过支承座传播,在舰艇相对密闭的金属箱体空间内放大,激励壳体产生振动,并再由壳体向水中辐射振动噪声,从而极大地降低了舰艇的隐蔽性。因此,通过理论分析、实验研究和数值模拟相结合的方法,研究分析电动闸阀关闭过程中流固耦合下流体动力学行为及液流系统振动噪声特性,提出抑制液流系统振动噪声及闸阀卡涩、磨损的结构优化方案;设计高阻尼减振复合支承座,减少液流系统振动,并阻断振动传播,以期提高液流系统及舰艇可靠性和隐蔽性。(1)建立了充液弯管系统流量的流量系数表达式,并对流经弯管的流体流态进行了数值仿真,得到不同雷诺数和不同弯径比下的流量系数变化规律;通过弯管内、外侧动压分布实验进一步验证应用欧拉数表述的弯管流动压理论模型的科学性和合理性。(2)采用SST k-ω模拟方法深入研究了流-固耦合下,带闸阀弯管液流系统内高温高压蒸汽流体的稳态动力学行为及特性,并与流场动压实验结果进行了对比验证;研究分析电动闸阀关闭过程中液流系统内流体速度分布、压力分布、湍动能分布等流体特性规律,为下一步液流系统内流致振动噪声特性准确分析、预测、制定基于减振降噪的结构优化及验证方案奠定基础。(3)在掌握电动闸阀关闭过程中液流系统内蒸汽流体的实时动态特性及流动参数变化规律的基础上,研究分析了闸阀关闭过程中液流系统耦合振动特性,内部流场及耦合面噪声分布规律,造成系统啸叫和导向条磨损等故障成因。(4)研究分析了造成系统振动和噪声的主要原因,并提出采用了增加过渡圆角、采用平底闸板和加装鼓形变径扩缩管的结构优化方法,以减少流体射流,降低闸阀前后压差及压力脉动,减弱阀后流体涡旋,达到液流系统减振降噪的目的,并通过CFD方法分析验证。(5)采用聚酰亚胺树脂基复合材料和二次拓扑优化的方法设计了新型减振复合支承座,并对其进行了静、动态性能仿真分析,证明新型减振复合支承座具有抗变形能力强、刚度高、重量轻的优点,可显着改善管路系统模态,避免局部及系统共振,减小流体压力脉动,抑制液流系统振动产生及传播,有效提高舰艇的可靠性和隐蔽性。
二、电站调节阀内流场的三维数值模拟及实验研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电站调节阀内流场的三维数值模拟及实验研究(论文提纲范文)
(1)蒸汽温度压力调节阀气动噪声特性与降噪技术研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 蒸汽温度压力调节阀 |
1.3 气动噪声研究现状 |
1.3.1 气动声学的发展 |
1.3.2 气动噪声 |
1.4 蒸汽温度压力调节阀的压力调节部件气动噪声研究现状 |
1.4.1 阀门气动噪声产生机理与噪声特性 |
1.4.2 阀门气动噪声的降噪技术 |
1.5 蒸汽温度压力调节阀的温度调节部件气动噪声研究现状 |
1.5.1 喷水减温 |
1.5.2 雾化喷嘴 |
1.6 目前存在的问题 |
1.7 本文主要研究工作 |
2 调节阀的压力调节部件流动特性与气动噪声特性研究 |
2.1 压力调节部件流动特性研究 |
2.1.1 流动特性数值模拟方法 |
2.1.2 数值模拟方法验证 |
2.1.3 压力调节部件几何模型与边界条件 |
2.1.4 压力调节部件理想流量特性分析 |
2.1.5 压力调节部件内的蒸汽压力分析 |
2.1.6 压力调节部件内的蒸汽流速分析 |
2.1.7 压力调节部件内的蒸汽湍动能分析 |
2.2 压力调节部件气动噪声特性研究 |
2.2.1 压力调节部件气动噪声产生机理 |
2.2.2 气动噪声的数值模拟方法 |
2.2.3 压力调节部件内气动噪声声源分析 |
2.2.4 压力调节部件远场噪声特性分析 |
2.3 本章小结 |
3 调节阀的压力调节部件降噪技术研究 |
3.1 多孔板降噪性能研究 |
3.1.1 多孔板的几何特征 |
3.1.2 多孔板降噪机理研究 |
3.1.3 多孔板降噪效果分析 |
3.2 螺旋降噪元件降噪性能研究 |
3.2.1 螺旋降噪元件的几何特征 |
3.2.2 螺旋降噪元件降噪机理研究 |
3.2.3 螺旋降噪元件降噪效果分析 |
3.2.4 螺旋降噪元件结构优化 |
3.3 多孔板与螺旋降噪元件性能对比 |
3.3.1 多孔板与螺旋降噪元件流通性能对比 |
3.3.2 多孔板与螺旋降噪元件对压力调节部件调节性能影响的对比 |
3.3.3 多孔板与螺旋降噪元件的降噪性能对比 |
3.4 本章小结 |
4 调节阀的温度调节部件流动特性与气动噪声特性研究 |
4.1 温度调节部件工作原理 |
4.1.1 温度调节部件结构 |
4.1.2 温度调节部件内的能量守恒与转化 |
4.2 减温水喷嘴的流动特性研究 |
4.2.1 减温水喷嘴结构特征与工作原理 |
4.2.2 减温水喷嘴实验 |
4.2.3 减温水喷嘴实验结果 |
4.2.4 减温水喷嘴出口流速的数值研究 |
4.3 温度调节部件稳态流场研究 |
4.3.1 温度调节部件数值模拟方法 |
4.3.2 温度调节部件内相变蒸汽分布与温度分析 |
4.3.3 温度调节部件内流速分析 |
4.4 温度调节部件气动噪声特性研究 |
4.4.1 温度调节部件内气动噪声声源分析 |
4.4.2 温度调节部件远场气动噪声特性分析 |
4.5 本章小结 |
5 调节阀的温度调节部件降噪技术研究 |
5.1 减温水喷嘴数量对温度调节部件噪声的影响 |
5.1.1 不同数量减温水喷嘴的边界条件 |
5.1.2 减温水喷嘴数量对温度调节部件稳态流场的影响 |
5.1.3 减温水喷嘴数量对温度调节部件气动噪声的影响 |
5.2 减温水喷嘴的角度对温度调节部件噪声的影响 |
5.2.1 减温水喷嘴角度对减温器稳态流场的影响 |
5.2.2 减温水喷嘴角度对温度调节部件气动噪声的影响 |
5.3 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文主要工作总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简介与攻读博士学位期间取得的科研成果 |
(2)高温熔盐回路系统阻力特性实验研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 高温熔盐回路系统研究进展 |
1.3 高温熔盐回路系统阻力特性研究进展 |
1.3.1 流动阻力特性分析理论基础 |
1.3.2 高温熔盐回路系统阻力特性研究进展 |
1.4 研究内容和论文结构 |
第2章 FLiNaK熔盐试验回路升级改造 |
2.1 回路系统介绍 |
2.1.1 系统组成及设计参数 |
2.1.2 系统结构 |
2.2 系统升级改造 |
2.2.1 熔盐储罐更换 |
2.2.2 电加热器更换 |
2.3 系统阻力特性分析 |
2.3.1 熔盐物性 |
2.3.2 系统阻力特性分析 |
2.4 本章小结 |
第3章 FLiNaK熔盐试验回路阻力实验研究 |
3.1 实验流程 |
3.2 回路系统调试及实验研究 |
3.2.1 系统调试 |
3.2.2 熔盐装载 |
3.2.3 系统流量调节实验 |
3.2.4 系统停机等操作 |
3.3 测量不确定度分析 |
3.4 系统阻力实验结果分析 |
3.4.1 回路系统阻力分析 |
3.4.2 熔盐工况下泵水力特性分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 高温熔盐调节阀研制 |
4.1 调节阀结构设计 |
4.1.1 总体参数及结构选型 |
4.1.2 流量特性及评价指标 |
4.1.3 柱塞型调节阀结构设计 |
4.1.4 套筒型调节阀结构设计 |
4.2 熔盐介质下调节阀流动特性数值分析 |
4.2.1 物理模型 |
4.2.2 控制方程 |
4.2.3 网格划分及边界条件 |
4.2.4 网格无关性验证 |
4.2.5 压力云图 |
4.2.6 速度及流线云图 |
4.2.7 柱塞型调节阀流量系数和流阻系数仿真计算结果 |
4.2.8 套筒型调节阀流动特性数值分析 |
4.3 水介质下的调节阀流动特性研究 |
4.3.1 水介质下调节阀流动特性数值分析 |
4.3.2 水介质下调节阀流动特性实验研究 |
4.3.3 结果讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 高温熔盐测试台架及实验研究 |
5.1 熔盐测试台架介绍 |
5.1.1 熔盐测试台架的系统组成 |
5.1.2 熔盐测试台架阻力特性分析 |
5.2 熔盐泵水力性能实验研究 |
5.3 高温熔盐调节阀实验研究 |
5.3.1 20%相对开度下流动特性分析 |
5.3.2 40%相对开度下流动特性分析 |
5.3.3 60%相对开度下流动特性分析 |
5.3.4 80%相对开度下流动特性分析 |
5.3.5 调节阀流动特性实验总结 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
附录A 柱塞型调节阀阀杆强度校核明细 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(3)压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 变工况调节方法 |
1.2.2 变几何部件设计 |
1.2.3 内部流动特性 |
1.3 本文的研究内容 |
第2章 变几何部件设计 |
2.1 研究对象 |
2.2 设计方法 |
2.2.1 一维设计 |
2.2.2 三维优化设计 |
2.3 设计结果 |
2.4 本章小结 |
第3章 研究方法 |
3.1 数值方法 |
3.1.1 软件介绍 |
3.1.2 求解方法 |
3.1.3 网格划分 |
3.1.4 计算设置 |
3.1.5 方法验证 |
3.2 实验方法 |
3.2.1 实验平台 |
3.2.2 测试设备 |
3.2.3 测试方案 |
3.2.4 误差分析 |
3.3 本章小结 |
第4章 变工况特性 |
4.1 整机性能 |
4.1.1 进口导叶调节 |
4.1.2 扩压器调节 |
4.2 内部流场 |
4.2.1 进口导叶调节 |
4.2.2 扩压器调节 |
4.3 本章小结 |
第5章 变工况调节规律 |
5.1 单独调节 |
5.2 联合调节 |
5.3 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 本文创新点 |
6.3 研究展望 |
参考文献 |
附录 离心压缩机整机变工况性能实验数据 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(4)压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
符号说明表 |
第1章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 透平内部流场及旋涡结构 |
1.2.1 稳态流场结构 |
1.2.2 非稳态流场结构 |
1.3 透平内部损失机制 |
1.3.1 级损失分析 |
1.3.2 物理量协同性分析 |
1.4 透平内部流动实验研究进展 |
1.4.1 轴流式透平 |
1.4.2 向心式透平 |
1.4.3 小结 |
1.5 透平内部流动数值研究进展 |
1.5.1 轴流式透平 |
1.5.2 向心式透平 |
1.5.3 小结 |
1.6 本文主要研究内容 |
第2章 透平数值计算方法 |
2.1 计算方法 |
2.1.1 控制方程 |
2.1.2 湍流模型 |
2.2 研究对象 |
2.2.1 轴流式透平 |
2.2.2 向心式透平 |
2.3 网格划分与计算设置 |
2.4 计算验证 |
2.4.1 网格无关性验证 |
2.4.2 数值验证 |
2.5 本章结论 |
第3章 透平内部流动及损失机制的数值研究 |
3.1 流动及损失分析方法 |
3.2 轴流式透平 |
3.2.1 动叶叶顶间隙流型 |
3.2.2 动叶叶顶间隙损失机制 |
3.3 向心式透平 |
3.3.1 闭式叶轮内部损失机制 |
3.3.2 闭式叶轮出口损失机制 |
3.4 本章结论 |
第4章 透平内部流动及损失机制的物理量协同分析 |
4.1 透平间隙泄漏的协同分析 |
4.1.1 速度-压力梯度协同关系 |
4.1.2 轴流式透平叶顶间隙泄漏 |
4.1.3 闭式向心透平轮盖空腔泄漏 |
4.2 透平损失机制的协同分析 |
4.2.1 速度-速度梯度协同关系 |
4.2.2 轴流式透平内部损失 |
4.2.3 向心式透平内部损失 |
4.3 本章结论 |
第5章 向心透平全工况实验研究 |
5.1 实验方法 |
5.1.1 膨胀机闭式循环实验台 |
5.1.2 数据采集仪器及系统 |
5.1.3 闭式向心透平样机 |
5.1.4 实验工况 |
5.2 实验结果 |
5.2.1 测量不确定度 |
5.2.2 集气室流场不均匀性 |
5.2.3 轮盖空腔泄漏特性 |
5.2.4 叶轮出口损失特性 |
5.3 本章结论 |
第6章 结论与展望 |
6.1 本文结论 |
6.2 本文创新点 |
6.3 工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
(5)压气机试验器进气状态调节规律数值模拟研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 研究背景和意义 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 压气机试验技术研究现状 |
1.3.2 压气机数值模拟研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
1.5 技术路线 |
2 压气机试验器与数值模拟理论 |
2.1 试验器结构与特点 |
2.1.1 整体结构 |
2.1.2 工作特点 |
2.2 主要部件介绍 |
2.2.1 调节装置 |
2.2.2 整流装置 |
2.3 流场分析相关理论 |
2.3.1 流场分析控制方程 |
2.3.2 湍流模型基本方程 |
2.3.3 数值离散方法 |
2.3.4 多孔介质模型介绍 |
2.4 本章小结 |
3 试验器调节装置数值模拟与分析 |
3.1 活塞式调节阀内部流场数值模拟 |
3.1.1 流场数值分析主要步骤 |
3.1.2 几何模型建立 |
3.1.3 网格划分 |
3.1.4 湍流模型及求解设置 |
3.2 调节阀模型修正与试验校核 |
3.2.1 模型修正 |
3.2.2 模型准确性验证 |
3.3 流量特性分析 |
3.4 流场可视化分析 |
3.4.1 小开度时流场分析 |
3.4.2 中等开度时流场分析 |
3.4.3 大开度时流场分析 |
3.4.4 流场均匀性分析 |
3.5 本章小结 |
4 进气系统数值模拟与调节特性分析 |
4.1 系统整体数值模拟 |
4.1.1 系统整体几何模型 |
4.1.2 系统整体网格划分 |
4.1.3 多孔介质参数设置 |
4.1.4 边界条件设置 |
4.2 模型准确性验证 |
4.3 典型工况流动状态模拟 |
4.3.1 常温常压供气条件 |
4.3.2 加温加压供气条件 |
4.3.3 稳压箱内流动参数变化分析 |
4.4 调节过程及规律分析 |
4.5 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 全文工作总结 |
5.2 本文创新之处 |
5.3 今后工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
(6)节流孔式套筒控制阀的气动噪声与流致振动研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
符号表 |
1 绪论 |
1.1 课题的研究背景与意义 |
1.2 套筒阀研究进展 |
1.2.1 套筒阀流量特性研究现状 |
1.2.2 套筒阀流动特性研究现状 |
1.2.3 套筒阀噪声特性研究现状 |
1.2.4 套筒阀振动特性研究现状 |
1.3 气动噪声及流致振动研究方法 |
1.3.1 噪声研究方法概述 |
1.3.2 振动研究方法概述 |
1.4 目前存在的主要问题 |
1.5 本文主要研究工作 |
2 套筒阀流量特性研究 |
2.1 套筒阀流量特性概述 |
2.1.1 流量系数Cv及固有流量特性 |
2.1.2 套筒阀流动数值计算模型 |
2.2 节流孔式套筒流量特性实验 |
2.2.1 实验装置 |
2.2.2 实验方案 |
2.2.3 实验结果 |
2.2.4 数值计算方法验证 |
2.3 节流孔式套筒及其阀塞对套筒阀流量特性的影响 |
2.3.1 阀塞形状对流量特性的影响 |
2.3.2 双套筒内外套筒孔径对Cv的影响 |
2.4 本章小结 |
3 套筒阀流动特性研究 |
3.1 套筒阀及其多级套筒结构数值模型 |
3.1.1 几何结构 |
3.1.2 边界条件 |
3.2 套筒阀内蒸汽压降过程分析 |
3.2.1 套筒间距对压降的影响 |
3.2.2 套筒厚度对压降的影响 |
3.2.3 套筒节流孔相对角对压降的影响 |
3.3 套筒阀内蒸汽流速及湍流强度分析 |
3.3.1 套筒间距对流速及湍流强度的影响 |
3.3.2 套筒厚度对流速及湍流强度的影响 |
3.3.3 套筒节流孔相对角对流速及湍流强度的影响 |
3.4 套筒阀内蒸汽温度分析 |
3.5 本章小结 |
4 套筒阀气动噪声特性研究 |
4.1 套筒阀内部噪声分析 |
4.1.1 套筒阀内主要声源分布情况 |
4.1.2 套筒间距对阀内声源的影响 |
4.1.3 套筒厚度对阀内声源的影响 |
4.2 套筒阀气动噪声特性分析 |
4.2.1 噪声指向性分析 |
4.2.2 套筒间距对噪声频谱特性的影响 |
4.2.3 套筒厚度对噪声频谱特性的影响 |
4.3 套筒结构对套筒阀噪声影响的参数公式 |
4.4 本章小结 |
5 套筒阀流致振动特性研究 |
5.1 套筒阀流致振动特性分析 |
5.1.1 套筒阀模态分析 |
5.1.2 套筒阀流场升力系数时频特性分析 |
5.1.3 不同开度下套筒阀振动特性对比 |
5.2 套筒结构参数对套筒阀阀杆振动特性的影响 |
5.2.1 基于单级套筒节流孔的阀杆振动特性分析 |
5.2.2 基于多级套筒节流孔的阀杆振动特性分析 |
5.3 套筒阀减振创新设计 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本文主要工作总结 |
6.2 主要创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
作者简介与攻读博士期间取得的科研成果 |
(7)湍流与化学团聚耦合促进燃煤烟气细颗粒物及SO3脱除研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 燃煤电厂细颗粒物排放及控制现状 |
1.2.1 细颗粒物生成机理 |
1.2.2 细颗粒物排放控制技术 |
1.3 细颗粒物团聚技术 |
1.3.1 电凝并技术 |
1.3.2 声波团聚技术 |
1.3.3 磁团聚技术 |
1.3.4 水汽相变技术 |
1.3.5 湍流团聚技术 |
1.3.6 化学团聚技术 |
1.4 燃煤电厂SO_3排放及控制现状 |
1.4.1 SO_3生成机理 |
1.4.2 SO_3排放控制技术 |
1.5 已有研究存在的问题 |
1.6 本文研究内容与技术路线 |
1.7 本章小结 |
第二章 试验装置及方法 |
2.1 引言 |
2.2 试验系统 |
2.2.1 湍流与化学耦合团聚试验系统 |
2.2.2 低低温电除尘试验系统 |
2.3 分析测试方法及仪器 |
2.3.1 细颗粒物采样 |
2.3.2 细颗粒物浓度与粒径分布 |
2.3.3 燃煤飞灰粒径分布 |
2.3.4 总尘采样 |
2.3.5 SO_3采样分析 |
2.3.6 烟气湿度 |
2.3.7 细颗粒物微观形貌与组分 |
2.3.8 离子浓度 |
2.3.9 雾化液滴粒径分布 |
2.4 本章小结 |
第三章 湍流团聚促进燃煤细颗粒物团聚与脱除研究 |
3.1 引言 |
3.2 实验及数值模拟计算方法 |
3.2.1 实验系统及方法 |
3.2.2 数值模拟计算方法 |
3.3 湍流团聚促进燃煤细颗粒物团聚与脱除效果 |
3.3.1 湍流装置结构及流场分布 |
3.3.2 细颗粒物团聚效果 |
3.3.3 细颗粒物脱除效果 |
3.4 湍流涡尺度与维度对细颗粒物团聚与脱除效果的影响 |
3.4.1 湍流装置结构与流场分布 |
3.4.2 不同涡尺度与维度下细颗粒物湍流团聚效果 |
3.4.3 不同涡尺度与维度下细颗粒物脱除效果 |
3.4.4 湍流涡尺度与维度对细颗粒物团聚作用机理分析 |
3.5 湍流流场中不同尺度涡耦合促进细颗粒物团聚与脱除 |
3.5.1 湍流装置结构与流场分布 |
3.5.2 不同尺度涡耦合促进细颗粒物团聚效果 |
3.5.3 不同尺度涡耦合促进细颗粒物脱除效果 |
3.5.4 不同尺度涡耦合促进细颗粒物团聚机理分析 |
3.5.5 细颗粒物湍流团聚模式 |
3.6 烟气参数对细颗粒物湍流团聚与脱除效果的影响 |
3.6.1 细颗粒物浓度 |
3.6.2 烟气温度 |
3.6.3 烟气流速 |
3.7 本章小结 |
第四章 湍流与化学团聚耦合促进燃煤细颗粒物团聚与脱除研究 |
4.1 引言 |
4.2 实验及数值模拟计算方法 |
4.2.1 实验系统及方法 |
4.2.2 数值模拟计算方法 |
4.3 湍流与化学团聚耦合促进燃煤细颗粒物团聚与脱除效果 |
4.3.1 细颗粒物团聚效果 |
4.3.2 细颗粒物脱除效果 |
4.4 湍流与化学团聚耦合方式对细颗粒物团聚与脱除效果的影响 |
4.4.1 不同耦合方式下细颗粒物团聚效果 |
4.4.2 不同耦合方式下细颗粒物脱除效果 |
4.4.3 两种团聚技术耦合作用机理分析 |
4.5 湍流涡尺度与维度对细颗粒物耦合团聚与脱除效果的影响 |
4.5.1 不同涡尺度与维度下细颗粒物耦合团聚效果 |
4.5.2 不同涡尺度与维度下细颗粒物脱除效果 |
4.5.3 湍流涡尺度与维度对细颗粒物耦合团聚作用机理分析 |
4.6 湍流流场中不同尺度涡耦合促进细颗粒物耦合团聚与脱除 |
4.6.1 不同尺度涡耦合促进细颗粒物耦合团聚效果 |
4.6.2 不同尺度涡耦合促进细颗粒物脱除效果 |
4.7 烟气参数对细颗粒物耦合团聚与脱除效果的影响 |
4.7.1 细颗粒物浓度 |
4.7.2 烟气温度 |
4.7.3 团聚液喷入量 |
4.7.4 烟气流速 |
4.8 本章小结 |
第五章 湍流团聚耦合脱硫废水喷雾蒸发促进细颗粒物团聚与脱除 |
5.1 引言 |
5.2 实验及数值模拟计算方法 |
5.2.1 实验系统及方法 |
5.2.2 数值模拟计算方法 |
5.3 脱硫废水喷雾蒸发产物特性 |
5.3.1 浓度与粒径分布 |
5.3.2 微观形貌与组成 |
5.4 脱硫废水喷雾蒸发对细颗粒物湍流团聚与脱除效果的影响 |
5.4.1 细颗粒物浓度与粒径分布 |
5.4.2 细颗粒物团聚体特性 |
5.4.3 细颗粒物脱除效果 |
5.5 湍流流场对脱硫废水蒸发特性的影响 |
5.5.1 不同粒径脱硫废水液滴蒸发特性 |
5.5.2 有无湍流团聚器时雾化液滴蒸发特性 |
5.6 本章小结 |
第六章 湍流与化学团聚耦合促进低低温电除尘过程中SO_3与细颗粒物脱除研究 |
6.1 引言 |
6.2 SO_3在低低温电除尘过程中的凝结与脱除特性 |
6.2.1 实验系统及方法 |
6.2.2 SO_3在飞灰上的凝结特性 |
6.2.3 SO_3脱除特性 |
6.3 湍流团聚促进低低温电除尘脱除SO_3与细颗粒物研究 |
6.3.1 实验系统及方法 |
6.3.2 单独SO_3团聚与脱除特性 |
6.3.3 单独飞灰细颗粒物团聚与脱除特性 |
6.3.4 SO_3与飞灰细颗粒物共存时团聚与脱除特性 |
6.4 冷却水喷雾蒸发耦合湍流团聚促进SO_3与细颗粒物脱除研究 |
6.4.1 实验系统及方法 |
6.4.2 单独SO_3团聚与脱除特性 |
6.4.3 单独飞灰细颗粒物团聚与脱除特性 |
6.4.4 SO_3与飞灰细颗粒物共存时团聚与脱除特性 |
6.5 湍流团聚耦合低低温电除尘在实际燃煤机组的应用 |
6.5.1 机组运行情况介绍 |
6.5.2 湍流发生装置结构与布置形式 |
6.5.3 湍流团聚耦合低低温电除尘对燃煤细颗粒物的脱除效果 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论与建议 |
7.1 全文总结 |
7.2 本文主要创新点 |
7.3 后续研究建议 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及研究成果 |
(8)迷宫式调节阀结构参数敏感度分析与优化设计(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1.绪论 |
1.1 研究的背景和意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 计算流体力学在调节阀研究中的应用 |
1.2.2 迷宫式调节阀研究现状 |
1.2.3 代理模型技术研究现状 |
1.3 本文研究内容和工作安排 |
2.计算流体力学数学模型及代理模型相关理论 |
2.1 计算流体力学数学模型 |
2.1.1 控制方程 |
2.1.2 各种湍流模型介绍 |
2.1.3 不同网格类型的介绍 |
2.2 代理模型相关理论 |
2.2.1 试验设计方法 |
2.2.2 代理模型技术 |
2.2.3 代理模型评价标准 |
2.4 本章小结 |
3.迷宫式调节阀内流场仿真计算与分析 |
3.1 迷宫式调节阀内流场仿真计算 |
3.1.1 几何模型和网格无关性验证 |
3.1.2 流通系数的计算方法 |
3.2 仿真计算结果与分析 |
3.2.1 迷宫式调节阀整体的流量特性 |
3.2.2 迷宫式调节阀局部流量特性 |
3.3 本章小结 |
4.代理模型的构建及全局敏感度分析 |
4.1 基于拉丁超立方的试验设计 |
4.1.1 迷宫流道几何设计参数的确定 |
4.1.2 试验样本点的选取 |
4.2 不同代理模型的对比与分析 |
4.3 迷宫式流道结构参数全局敏感度分析 |
4.3.1 全局敏感度分析理论介绍 |
4.3.2 Sobol全局敏感度分析的结果分析 |
4.4 本章小结 |
5.迷宫流道结构参数优化设计 |
5.1 GA遗传算法和NSGA-II算法介绍 |
5.2 迷宫流道结构参数优化 |
5.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
致谢 |
(9)大口径活塞式流量调节阀CFD模拟与流噪音预测研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
主要符号说明 |
第1章 绪论 |
1.1 论文研究背景及意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 研究现状及其发展趋势 |
1.2.1 国外研究现状及其发展趋势 |
1.2.2 国内研究现状及其发展趋势 |
1.3 论文研究主要内容 |
1.4 本章小结 |
第2章 大口径活塞式流量调节阀流通能力预测CFD研究 |
2.1 引言 |
2.2 活塞式流量调节阀结构及工作原理 |
2.3 CFD数值模拟计算理论基础 |
2.3.1 流体力学控制方程 |
2.3.2 湍流模型理论 |
2.4 表面粗糙度对湍流流动仿真结果影响分析 |
2.4.1 当量粗糙度与表面粗糙度的转换 |
2.4.2 流道模型建立 |
2.4.3 流道网格划分及网格无关性检验 |
2.4.4 额定流量系数仿真模拟计算 |
2.5 不同表面粗糙度对额定流量系数的影响 |
2.6 额定流量系数试验测定对比分析 |
2.7 本章小结 |
第3章 大口径活塞式流量调节阀气蚀模拟及旋流防气蚀CFD研究 |
3.1 引言 |
3.2 三种常用空化模型 |
3.2.1 Singhal全空化模型 |
3.2.2 Schneer-Sauer空化模型 |
3.2.3 Z-wart空化模型 |
3.3 活塞式流量调节阀气蚀临界值的理论计算 |
3.4 介质属性及边界条件 |
3.5 三种类型活塞式流量调节阀气蚀临界值的计算与拟合 |
3.5.1 S型内部流场及气蚀临界值分析 |
3.5.2 L型及P型活塞式流量调节阀气蚀临界值计算 |
3.6 活塞式流量调节阀旋流防气蚀结构的提出 |
3.6.1 旋流叶片对气蚀临界值的影响研究 |
3.7 本章小结 |
第4章 大口径活塞式流量调节阀开启过程动态特性CFD研究 |
4.1 引言 |
4.2 曲柄连杆机构中活塞速度的计算 |
4.2.1 曲柄连杆机构设计与计算 |
4.2.2 滑块位移、速度、加速度计算 |
4.3 浸入实体法简介 |
4.3.1 CEL语言简介 |
4.4 数值仿真模型建立及边界条件确定 |
4.4.1 模型描述 |
4.4.2 网格划分 |
4.4.3 瞬态流场计算边界条件 |
4.5 瞬态流场仿真计算结果分析 |
4.5.1 阀内流场信息随时间的变化 |
4.5.2 各监测点随时间的变化 |
4.6 本章小结 |
第5章 大口径活塞式流量调节阀液流噪声预测研究 |
5.1 引言 |
5.2 阀内液体流动噪声机理研究 |
5.2.1 流体湍流噪声 |
5.2.2 空化噪声 |
5.3 液流噪声预测国内外相关标准研究 |
5.4 液流噪声预测的理论计算流程 |
5.5 活塞式流量调节阀噪声试验研究 |
5.5.1 试验仪器的介绍及试验流程图 |
5.5.2 试验条件 |
5.5.3 试验过程 |
5.5.4 试验数据记录与分析 |
5.6 结论 |
总结与展望 |
1.研究内容总结 |
2.研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
(10)核级电动闸阀弯管液流系统流致振动噪声特性及其抑制研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 核级电动闸阀弯管液流系统概述 |
1.2.1 核级电动闸阀弯管液流系统组成 |
1.2.2 核级电动闸阀弯管液流系统技术参数 |
1.2.3 电动闸阀关闭过程闸板开度划分 |
1.3 国内外研究现状综述 |
1.3.1 阀门内流致振动噪声及其控制研究 |
1.3.2 弯管内流致振动噪声及其抑制研究 |
1.3.3 支承座减振、隔振研究 |
1.4 课题提出和主要研究内容 |
1.4.1 课题的提出 |
1.4.2 研究内容安排 |
1.4.3 研究框架 |
第2章 闸阀弯管内流场动压分布理论及实验研究 |
2.1 弯管内流场动压分布理论 |
2.1.1 弯管流量系数研究现状 |
2.1.2 基于N-S方程的流量系数及求解 |
2.2 液流系统流场动压实验研究 |
2.2.1 流场动压实验工作原理 |
2.2.2 流场动压实验方案及步骤 |
2.2.3 流场动压实验结果及与计算结果验证 |
2.3 本章小结 |
第3章 闸阀关闭过程中液流系统双向耦合流场特性分析 |
3.1 液流系统流场数值模拟方法及耦合方式 |
3.1.1 液流系统流场数值模拟计算流体动力学基础 |
3.1.2 液流系统耦合数值模拟方法 |
3.1.3 液流系统耦合理论及方式 |
3.2 液流系统模型建立及参数设置 |
3.2.1 液流系统三维建模 |
3.2.2 网格划分 |
3.2.3 仿真参数设置 |
3.3 闸阀关闭过程中系统耦合模拟及结果分析 |
3.3.1 耦合模拟流场分析截面确定 |
3.3.2 内部流场耦合模拟结果及实验验证 |
3.3.3 内部流体双向耦合流动特性分析 |
3.3.4 高温流体对固体结构热变形的影响 |
3.4 闸阀关闭过程中内部流场特性分析及对比 |
3.4.1 闸阀关闭过程中内部流场压力特性 |
3.4.2 液流系统流阻系数、流量系数 |
3.4.3 液流系统流量特性 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于耦合模态的流致振动噪声特性研究及故障分析 |
4.1 弯管系统耦合振动有限元理论求解 |
4.1.1 耦合系统模型建立与单元划分 |
4.1.2 耦合系统总体矩阵 |
4.1.3 耦合系统振动方程及求解 |
4.2 液流系统流致振动耦合模态结果分析 |
4.2.1 耦合模态模拟方法及参数设置 |
4.2.2 耦合模态模拟结果及分析 |
4.3 液流系统流致噪声数值模拟 |
4.3.1 内部流体流致噪声边界元法 |
4.3.2 流体域声场分析特征场点的确定 |
4.3.3 特征场点处声压及频率响应分析 |
4.3.4 流体与固体耦合面表面声压分布 |
4.4 电动闸阀流致振动造成故障成因分析 |
4.4.1 闸阀振动加剧及啸叫成因分析 |
4.4.2 闸板和导向条的磨损成因分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于减振降噪的结构优化及验证 |
5.1 抑制振动噪声的结构优化方法及方案确定 |
5.1.1 液流系统流致振动噪声成因分析 |
5.1.2 电动闸阀及管路结构优化方法及方案确定 |
5.2 减振后闸阀关闭过程流场特性分析 |
5.2.1 减振后闸阀关闭过程中流体速度场 |
5.2.2 减振后闸阀关闭过程中流场湍动能 |
5.2.3 减振后闸阀关闭过程中流体压力场 |
5.2.4 减振后液流系统特性曲线 |
5.3 减振后液流系统流致耦合振动特性分析 |
5.4 降噪后流固耦合面流致噪声分析 |
5.5 减振后闸板和导向条磨损改善情况分析 |
5.6 本章小结 |
第6章 减振复合支承座的研究及其性能分析 |
6.1 支承座刚度对液流系统振动的影响 |
6.2 高阻尼减振复合材料确定及试样制备 |
6.2.1 高阻尼减振复合材料选择及配比 |
6.2.2 高阻尼减振复合材料支承座试样制备 |
6.3 高阻尼复合材料力学性能测试方案及结果 |
6.3.1 强度测试原理 |
6.3.2 试样典型测点载荷-应变测试方案 |
6.3.3 载荷-应变测试结果分析 |
6.3.4 载荷-应变有限元分析 |
6.4 减振复合支承座静力学性能分析 |
6.4.1 支承座建模及仿真参数设置 |
6.4.2 减振复合支承座的静力学性能 |
6.5 减振复合支承座模态及减振特性 |
6.5.1 支承座模态分析理论基础 |
6.5.2 减振复合支承座模态分析 |
6.5.3 减振复合支承座对液流系统振动的影响 |
6.6 减振复合支承座二次拓扑优化 |
6.6.1 基于多目标的减振复合支承座二次拓扑优化建模 |
6.6.2 减振复合支承座二次拓扑优化流程 |
6.6.3 拓扑优化结果及减振性能对比 |
6.7 本章小结 |
第7章 结论和展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文及专利 |
攻读博士学位期间获奖及科研情况 |
致谢 |
附录: 已发表的英文文章 |
学位论文评阅及答辩情况表 |
四、电站调节阀内流场的三维数值模拟及实验研究(论文参考文献)
- [1]蒸汽温度压力调节阀气动噪声特性与降噪技术研究[D]. 陈珉芮. 浙江大学, 2021(01)
- [2]高温熔盐回路系统阻力特性实验研究[D]. 孔祥波. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2021(01)
- [3]压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究[D]. 郭文宾. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [4]压缩空气储能系统透平膨胀机内部流动及损失机制研究[D]. 邵梓一. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [5]压气机试验器进气状态调节规律数值模拟研究[D]. 刘英楠. 西南科技大学, 2021(08)
- [6]节流孔式套筒控制阀的气动噪声与流致振动研究[D]. 侯聪伟. 浙江大学, 2021
- [7]湍流与化学团聚耦合促进燃煤烟气细颗粒物及SO3脱除研究[D]. 孙宗康. 东南大学, 2021
- [8]迷宫式调节阀结构参数敏感度分析与优化设计[D]. 陈超. 大连理工大学, 2020(02)
- [9]大口径活塞式流量调节阀CFD模拟与流噪音预测研究[D]. 张万年. 兰州理工大学, 2020(12)
- [10]核级电动闸阀弯管液流系统流致振动噪声特性及其抑制研究[D]. 张超. 山东大学, 2019