跨声速轴流涡轮特性预估方法

[目的]在高亚声速和跨声速下,轴流涡轮静叶喉部出现跨声速气流,三维研究时间周期长且获取特性参数慢,为此,提出一套行之有效的涡轮特性预估方法体系。[方法]整合已有的损失模型及采用一维编程的方式预估涡轮特性,并通过三维数值模拟进行验证。[结果]研究结果显示,一维特性评估得到的级等熵滞止温比与三维的相对误差为11.53%,级滞止膨胀比的相对误差为11.77%,反动度的相对误差为14.23%。基于此,准确判断了静叶是否存在跨声速现象,且单级涡轮采用动叶出口温度的绝热指数所获得的特性预估较为准确。[结论]在误差允许范围内,可实现跨声速的涡轮特性快速预估,减少计算量。     

变几何涡轮蛤壳状导叶的气动性能数值模拟分析

[目的]为了提升燃气轮机的工作性能,开展变几何涡轮蛤壳状导叶的气动性能研究工作.[方法]以某典型变几何涡轮导叶为原型,构建导叶压力侧固定且吸力侧旋转的涡轮蛤壳状导叶模型.基于剪切应力传输(SST)模型进行数值模拟,分析涡轮蛤壳状导叶和普通变几何涡轮导叶在不同工作状态下的参数变化规律.[结果]计算结果表明:当导叶旋转角为...     

125SⅡ型喷水推进泵水动力性能的CFD预报研究

以71SII型喷水推进泵为母型,运用相似理论、CFD数值模拟及试验数据校核相结合的方法,预报了某型船拟使用的同系列的125SII型喷水推进泵的水动力性能。通过CFD分析不仅获得了125SII泵的各种性能,如流量、扬程、功率、效率等,而且还能反映泵内流场细节,便于模型的优化。本研究的意义在于,在没有125SII泵的几何图纸的情况下,运用相似理论从71SII泵的几何模型推得125SII泵的几何模型,据此在方案设计阶段可对新设计船进行快速性预报。结果表明,对由71SII泵的几何模型等比例放大得到的125SII泵模型进行CFD计算所得的不同转速下的功率与由71SII泵的试验P-n曲线通过相似换算所得的各转速下的功率,两者之间的相对误差在7%以内,这表明由71SII泵的几何模型等比例放大得到的125SII泵几何模型及相关的数值模拟是可信的。     

动力涡轮整体三维流场分析和验证

针对某燃气轮机四级动力涡轮采用NUMECA商业软件进行了三维黏性流场计算分析。并根据燃气轮机性能试验,提取动力涡轮特性参数,将计算得到的动力涡轮总体参数与试验得到的涡轮总体参数进行对比分析。发现其导叶采用了"后部加载"叶型及凹壁扩张与凸壁扩张相结合的子午型面技术,使其具有优良的气动性能。为分析叶冠对涡轮性能的影响,结合NUMECA软件特点,提出分块生成网格的方法,进行了单级涡轮带冠流场计算,并结合ASME的相关资料对其进行了分析。通过相关资料的分析,发现该涡轮导叶的"后部加载"特性尚不是太明显,其"后部加载"特性还有进一步"提升"的余地。为此,对涡轮第二级导叶进行了优化设计,优化后效率绝对值提高约0.5%,说明该涡轮效率还有一定的提升余地。     

基于气液两相流解析模型的水冲压发动机推进特性分析

给出了喷管中气液两相流动等温正压模型的解析解。基于该解析模型以及水冲压发动机内流道几何参数,迭代求解了发动机在一系列工况下的推进特性。研究表明,水冲压发动机的推力、效率、比冲随着气相质量流量以及航速的共同提高而提高,单单增加航速或单单增加气体质量流率,都会使得比冲和效率先增后减。单单增加气体质量流率,水流流量减小,推力增加,但是耗气量显著增加。单单增加航速,水的流量增加,推力将先增后减。     

基于差异演化算法和残差修正的涡轮增压机组防喘振控制

某型船用涡轮增压机组在低负荷运行时压气机容易发生喘振的问题。在涡轮增压机组喘振机理分析的基础上,采用差异演化算法辨识机组的理论喘振边界线,并利用机组出厂试验数据和理论计算结果的残差进行修正,避免采用经验值或理想状态下的实验数据作为辨识依据所造成的误差。在辨识得到的喘振边界线和已有涡轮增压机组模型的基础上,研究某型船用增压锅炉涡轮增压机组在低负荷运行时的喘振特性,并通过仿真实验得到压气机转速、增压比、空气流量与防止喘振的旁通阀最小开度与空气旁通流量之间的关系。结果表明:当压气机转速低于额定转速的8.35%时,必须紧急停机后重新启动;当转速高于额定转速的20.37%时,正常情况下不会出现喘振现象;当转速介于额定转速的8.35%~20.37%时,应保持对应的旁通挡板安全开度。     

基于Modelica/MWorks的船用汽轮机调节阀性能仿真验证

采用MWorks建模仿真平台对船用汽轮机调节阀进行建模与仿真验证研究,建立描述调节阀流量—阻力特性的数学模型和图形化仿真模型。经过仿真验证,得出主要结论如下:采用Modelica/MWorks平台可以有效建立颗粒度适宜的多学科多物理场耦合设备的图形化模型,且模型可重用性强,能够有效支撑汽轮机建模仿真;所建立的调节阀数学模型仿真计算效率较高,不同工况下流量曲线计算结果与设计数据趋势一致,各工况下其最大相对误差约为0.8%,能够真实反映调节阀的流动特性,准确地反映了调节阀的运行状态和规律。     

船用流量平衡阀声学性能仿真预测研究

应用Solidworks软件对某型船用流量平衡阀流道结构进行优化设计,首先将几何模型导入Fluent软件中进行压力场和速度场仿真分析计算,获取改进后的阀体三维模型。进一步利用Ansys软件和声学分析软件LMS预测了流量平衡阀在不同工作压差和阀芯位移下流道的噪声和振动特性曲线,分析结果表明:阀体噪声和振动随着工作压差和阀芯位移的增加而变大。本文对于冷水系统各类阀件减振降噪设计具有一定的指导意义。     

调整涡轮通流特性提高增压机组与增压锅炉热力匹配性能

根据涡轮增压机组与增压锅炉匹配工作的基本原理,考虑两者之间存在的热平衡关系、压力平衡关系,以及配合约束边界条件,建立研究两者匹配工作特性的热力平衡计算模型,提出一种迭代求解计算方法。基于计算与测试数据的对比分析,证明建立模型的正确性和有效性。在此基础上,针对机组的联合工作线靠近压气机堵塞区域,可能影响机组满负荷长期工作性能,提出通过调整涡轮的通流特性以优化两者的热力匹配。计算结果表明,涡轮通流能力减小5%时,压气机工作线远离堵塞区域,效率得到提高,使涡轮做功能力增强,辅助汽轮机蒸汽消耗量减少30%,提高了两者的热力匹配性能。     

涡轮增压柴油机在脉冲负载下的瞬态特性仿真与试验研究

基于管内一维非定常流动和缸内容积法,搭建了废气涡轮增压柴油机仿真平台,其中包括气缸模型、进排气管路模型、涡轮增压模型、中冷器模型及喷油控制模型。进行了脉冲负载下废气涡轮增压柴油机瞬态工作过程模拟计算,结果显示,仿真值与试验数据有较好的一致性。同时,得到了涡轮增压柴油机在脉冲负载下的瞬态工作特性,并提出了一些脉冲负载下改进涡轮增压器和柴油机匹配的措施。     

船舶传动装置润滑系统仿真计算研究

结合船舶传动装置的系统部件结构特点深入分析了润滑系统的工作原理,并基于流体网络算法发展了润滑系统各元件流动阻力特性计算模型.采用自主开发的润滑系统仿真计算软件对某船舶传动装置润滑系统进行了数值仿真,获得了润滑系统内滑油压力分布和流量分配情况.仿真结果与试车数据最大相对误差均保持在6%以内,满足工程要求.     

变几何涡轮特性的试验研究

一、试验的必要性对燃气轮机的反命题问题,为求解当量通流部分必须要计算变几何涡轮的性能。迄今为止,国内外很少有文献述及这个主题。资料中拟定了一种变几何涡轮(包括可调尾喷管)燃气轮机性能的计算方法.该方法采用特殊的气动函数自下而上地逐级计算涡轮特性。为了考虑变几何的影响,资料中建立了叶片     

舰船破口流量系数的仿真研究

舰船破口流量系数直接关系到舰船损管抗沉的效率并直接影响到舰船的安全性.本文建立了舰船住舱几何模型,进而利用流体力学计算软件Fluent前处理软件Gambit建立了仿真模型,并采用有限体积法进行离散,有针对性地采用了k:ε双方程作为舰船破口进水的湍流模型,同时通过VOF法来追踪气液两相的自由表面,模拟了对不同孔径比情况下的舰船破口水流状态,利用Fluent对舰船破口流量系数进行了仿真计算,并以此为基础由多项式拟合推导了舰船破口流量系数的求解公式,可为舰船破口进水模型的建立,进而为指挥员迅速判明舰船破口进水对安全性的影响提供重要依据.     

预估涡轮通流特性的新方法

为了提高涡轮性能计算的数值稳定性和精度,本文提出了一种新的涡轮特性预估的数学模型。该模型适宜于从涡轮末级逐圈向上进行计算,并具有精度高、稳定性好、工作量小等优点。     

船用涡轮增压器典型故障特征参数的敏感性研究

为了研究涡轮增压器故障对其运行参数的影响,在AVL Boost软件中基于某型涡轮增压器性能数据和柴油机试验数据,建立并验证柴油机仿真模型,对涡轮增压系统的典型故障进行数值仿真分析。不同故障下涡轮增压器的性能参数响应有明显且易区分的变化规律。增压压力对涡轮增压器故障的敏感度较高,在多数故障下的响应变化幅值都可达到10%以上,是故障诊断的重要参数。涡轮后排气温度、涡轮前排气压力以及空气质量流量在部分故障下的响应变化可达10%,对涡轮增器故障也具有一定的敏感度,可配合增压压力作为涡轮增压系统故障诊断的主要监测参数。研究结果为涡轮增压器的故障诊断提供参考依据。     

超大型耙吸船舱内泥泵汽蚀性能分析

舱内泥泵汽蚀性能是决定超大型耙吸船施工能力的重要指标,然而国内建造的泥泵往往缺乏汽蚀性能数据。以国内首艘超大型1.8万m3耙吸挖泥船为对象,研究其舱内泥泵汽蚀性能,建立流体动力学模型。首先获得流量-扬程、流量-效率、流量-功率等泥泵特性,并与已掌握的试验数据进行对比验证模型的可靠性;应用完整汽蚀模型研究汽蚀性能,并采用较国外更为严格的效率下降值作为临界汽蚀发生点;据此获得某挖泥转速下不同流量的必需汽蚀余量数据。研究方法和结论可供工程界及具体船舶施工参考。     

基于BP神经网络PID算法的斗轮机自动取料流量控制优化

为解决斗轮取料机自动取料流量控制难题,提高干散货码头生产作业效率,采用BP神经网络PID控制算法对取料机取料流量控制进行优化。分析目前斗轮机取料流量控制现状,在常规PID控制方法的基础上采用BP神经网络进行改进优化,利用BP神经网络的自学习、自适应等特性,实现对PID控制参数的在线整定和优化。采用MATLAB Simulink仿真软件,建立BP神经网络PID控制模型,通过在天津某煤炭码头进行现场工程应用,证明模型的有效性和可靠性,表明BP神经网络PID算法能进一步提高干散货码头整体生产作业效率,延长大机设备使用寿命。     

一种考虑传热现象的船用压气机等熵效率分区域建模方法

为提升全任务轮机模拟器中主柴油机的动态仿真精度,提出一种考虑传热现象的压气机等熵效率分区域建模方法。对压气机性能图谱中的等熵效率数据进行传热校正,对一种广泛应用的压气机等熵效率模型进行改进,利用性能图谱中已有的等转速线将"比焓变-质量流量"平面划分为若干个区域,采用各区域上下限等转速线对应的样本数据将模型参数化。仿真结果表明:相比原模型,分区域等熵效率模型的预测精度有所提升,校正之后的决定系数由0.967 5增大至0.985 8,最大绝对相对误差由6.796 7%下降至2.553 5%,平均绝对百分误差由0.903 8%下降至0.642 8%;分区域等熵效率模型能较为合理、稳健地外推至非设计工况区域,向高转速区域外推时的平均绝对百分误差仅为0.842 2%,向低转速区域外推时为2.031 8%。考虑到分区域等熵效率模型的结构紧凑、计算速度快,同时能给出令人满意的预测精度和外推能力,可将其应用于基于模型的控制和故障诊断等研究领域中。     

鱼雷总体故障分布模型探讨

本文应用引入平均秩次修正后的假设检验方法，采用某型鱼雷的实航试验数据对鱼雷总体故障的分布模型进行了拟合检验，指出当鱼雷故障主要为功能性故障时，指数分布模型已不适用，提出了一种新的分布模型并加以讨论。     

二次进气预膨胀涡轮增压系统

文中介绍了二次进气预膨胀涡轮增压系统，该系统能降低燃油消耗率、机械负荷和热负荷，曾在6PA6L280柴油机上进行了性能模拟及试验研究，试验结果与理论预测很一致。若涡轮增压器总效率大于65％时，该系统能回收剩余废气功而不用动力涡轮，在结构上也大大简化，可减少不用动力涡轮系统的附加投资。为了验证这一特性，对6MANL58／64柴油机进行了模拟计算，与一般增压系统比较，结果令人鼓舞。