蒸汽自發(fā)凝結(jié)過(guò)程具有明顯的非平衡特性,對(duì)凝結(jié)過(guò)程的預(yù)測(cè)存在困難�；诜瞧胶饽Y(jié)模型,采用表面張力修正系數(shù)來(lái)修正液滴表面張力,并對(duì)Laval噴管及平面葉柵內(nèi)蒸汽自發(fā)凝結(jié)流動(dòng)進(jìn)行多工況數(shù)值模擬。分析了表面張力修正系數(shù)對(duì)蒸汽凝結(jié)流動(dòng)模擬精度的影響,著重討論表面張力修正系數(shù)的最佳取值與蒸汽膨脹速率、進(jìn)口參數(shù)的相關(guān)性,并研究其隨進(jìn)口參數(shù)的變化規(guī)律。結(jié)果表明:相同工況下,表面張力修正系數(shù)最佳取值對(duì)蒸汽膨脹速率變化不敏感,與進(jìn)口總溫相關(guān)性不顯著,而與進(jìn)口總壓呈顯著正相關(guān);基于數(shù)值計(jì)算結(jié)果,通過(guò)擬合出的表面張力修正系數(shù)最佳取值與進(jìn)口總壓的三次關(guān)系曲線(xiàn),可在進(jìn)口總壓為1.5×10⁴～9.8×10⁴ Pa范圍內(nèi)確定表面張力修正系數(shù)最佳取值范圍,為汽輪機(jī)低壓級(jí)濕蒸汽流動(dòng)數(shù)值模擬提供依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2020,40(06)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

D1、D2噴管型線(xiàn)及示意圖

數(shù)值計(jì)算時(shí),兩噴管的進(jìn)、出口條件與Dykas的實(shí)驗(yàn)工況完全一致,進(jìn)口總壓為98 kPa、總溫為378.15 K,出口靜壓為35 kPa,壁面均采用無(wú)滑移絕熱壁面邊界條件,計(jì)算網(wǎng)格采用結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格。為更好地捕捉到壁面邊界層的流動(dòng)及噴管喉部附近蒸汽的凝結(jié)現(xiàn)象,對(duì)噴管壁面及喉部的網(wǎng)格進(jìn)行加密。為保證模擬精度,2個(gè)噴管壁面最大y+均小于5,網(wǎng)格質(zhì)量在0.85以上。D1、D2噴管網(wǎng)格數(shù)量分別為42萬(wàn)和38萬(wàn)。其中,D1噴管的網(wǎng)格示意圖見(jiàn)圖2。圖3給出了不同表面張力修正系數(shù)下,2個(gè)噴管平板壁面上的蒸汽靜壓分布,圖中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自文獻(xiàn)[21]。從圖3可以看出,蒸汽靜壓先沿x軸方向快速下降,并分別在距喉部6 cm和4 cm處出現(xiàn)壓力突跳,這是由于蒸汽在噴管下游發(fā)生凝結(jié)釋放大量潛熱導(dǎo)致壓力升高。隨后,蒸汽繼續(xù)膨脹,壓力不斷下降。D2噴管的蒸汽壓力在x=35 cm左右再次發(fā)生突跳。這是由于對(duì)于D2噴管,其蒸汽膨脹速率高,蒸汽出口壓力遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)壓力使得激波向噴管內(nèi)移動(dòng),但激波與凝結(jié)沖波相距甚遠(yuǎn),不存在干涉作用。

選取文獻(xiàn)[22]中的7個(gè)工況進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算。相應(yīng)的進(jìn)口條件如表2所示,壁面采用無(wú)滑移絕熱壁面邊界條件,寬度方向采用對(duì)稱(chēng)邊界條件。表2 蒸汽進(jìn)口參數(shù)Tab.2 Inlet parameters of steam 工況 實(shí)驗(yàn)編號(hào) 進(jìn)口總壓p0/Pa 進(jìn)口總溫T0/K 1 410 70 727.321 377.15 2 417 70 020.714 379.15 3 424 41 903.105 376.15 4 411 42 276.406 385.15 5 421 66 807.654 385.15 6 428 54 702.017 373.15 7 434 41 356.484 373.15

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]汽輪機(jī)動(dòng)葉柵頂部通道濕蒸汽超聲速凝結(jié)流動(dòng)特性[J]. 韓旭,韓中合.  化工學(xué)報(bào). 2017(09)
[2]基于RGB三波段消光法和單幀單曝光圖像法的汽輪機(jī)濕蒸汽測(cè)量實(shí)驗(yàn)研究[J]. 劉浩,周騖,蔡小舒,梁志宏,艾東明,聶丹文,魏明業(yè).  動(dòng)力工程學(xué)報(bào). 2015(10)
[3]三維濕蒸汽自發(fā)凝結(jié)流動(dòng)的數(shù)值模擬[J]. 巫志華,李亮,豐鎮(zhèn)平.  動(dòng)力工程. 2006(06)

博士論文
[1]汽輪機(jī)低壓級(jí)內(nèi)濕蒸汽流動(dòng)特性的數(shù)值研究[D]. 余興剛.武漢大學(xué) 2015
[2]汽輪機(jī)內(nèi)濕蒸汽兩相凝結(jié)流動(dòng)的數(shù)值研究[D]. 王智.華北電力大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于雙流體模型的濕蒸汽兩相流動(dòng)數(shù)值模擬[D]. 于新峰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011



本文編號(hào)：3370897