濕蒸汽對汽輪機組的經濟性和安全性有至關重要的影響,國內外對于汽輪機濕蒸汽研究主要集中在光學探針實驗和濕蒸汽兩相流模擬兩方面。濕蒸汽探針在汽輪機末級濕蒸汽流場內與濕蒸汽相互影響,本文采用雙向流固耦合技術對該復雜三元流動問題進行了數值分析。利用ANSYS Workbench平臺搭建了流固耦合模型,實現(xiàn)流場與固體場的雙向耦合計算,針對流體網格圍繞探針作了細致的分塊工作,保證了近壁面網格的精細度和整體網格質量,采用基于湍流剪應力輸運（SST）的k-ω模型和動網格技術以提高計算精度和加快收斂,穩(wěn)態(tài)計算結果與邊界層分離理論和漩渦脫落理論結果高度一致。利用穩(wěn)態(tài)計算結果作為初始場進行雙向流固耦合數值計算并分析探針振動和流場變化。結果表明:探針X、Y、Z三個方向的振動周期略有波動,約為0.018s。三個方向的最大振幅分別為0.28mm、4.75μm、5.50μm,X方向由于正對流體沖擊,振幅遠大于另外兩個方向。其中X、Z方向振動基線偏移0點,Y方向由于探針兩側的周期性漩渦脫體,振動基線比較接近0點。由于光學探針特殊結構,探針前端測量區(qū)域的受到壓差作用力很小,導致前端的形變量增長率有所降低,振動形態(tài)比較特... 

【文章來源】：浙江大學浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．２?ＭＦＸ中ｐｒｏｆｉｌｅ?ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ插值法示意圖??

上的參數數據從全局到局部都能得到精確傳遞。對于流固耦合面不完全對應的情??況，ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ方法會通過在不對應區(qū)域設置０值、特殊邊界條件等方式忽略??此區(qū)域數據的傳遞，從而保持嚴格的守恒傳遞，如圖２．３所示。??廠?Ｃｏｎｔｒｏｌ?Ｓｕｒｆａｃｅ??，－ｙ〇ｄｅ?／?／?ＩＰ?Ｆａｃｅ??「??＜?＞?????《）???，人－???－－－，??Ｉ?Ｘ?ｒ＼?；＇??ｆ?掃：：：：三＿??Ｊ—６?■今——???Ｓｅｎｄｉｎｇ?Ｓｉｄｅ?Ｕ－Ｚｅｒｏ?Ｄｉｓｔａｎｃｅ—Ｊ?Ｒｅｃｅｈ?ｉｎｇ?Ｓｉｄｅ??圖２．３?ＭＦＸ中ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｖｅ插值法示意圖??２．３．３動網格技術??由于在流固耦合計算中流體中的固體結構發(fā)生位移變形，此時流體域網格需??跟隨結構邊界產生相應變化，就需要采用動網格技術進行求解。已知的動網格技??術包括網格重構法（Ｒｅｍｅｓｈ）、網格變形法（Ｍｅｓｈ?Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）和浸入固體方法??（Ｉｍｍｅｒｓｅｄ?Ｓｏｌｉｄｓ），其中浸入固體方法主要用來求解齒輪泵或者螺桿泵的泵體運??動問題，基于大變形的網格重構的流固耦合分析還不是很普遍，接下來主要介紹??了網格變形法。??網格變形法（Ｍｅｓｈ?Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）與網格重構法最大的不同就是不需要重新劃??分網格

３．１整體流程??本文采用雙向的流固耦合方法展開數值模擬工作，工作平臺選擇ＡＮＳＹＳ??Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ，整體的技術路線如圖３．１所不。??Ｉ?????丨??｜?ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ??Ｉ?二：二?．?Ｉ??Ｓｏｌｉｄ?ｐａｒｔ??ｒ丨丨丨?Ｉ?｜??Ｉ?—ｄ：?ｏ?〇?還?〇?Ａ〇￡ｆｓ?丨??＇％?———一——－－十」?Ｉ??｜?Ｉｎｖｅｎｔ。十?｜??丨＼、?「二４?－幕－—ｉ｜??ｉ?卜?入＝丨??ｊ?Ｉ?｜?｜?ｓｅｔｔｉｎｇ?＇?‘?ｓｅｔｔｉｎｇ?，ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ?ｆｉｌｅｓ??一—丨丨?Ｉ?ｉ?＿＿．?ｈ??Ｉ?Ｉ?，ＣＥＭ?Ｉ?Ｆｌｕｉｄ?ｐａｒｔ?丨丨??Ｉ?｜?ｉ?■???Ｉ?Ｉ??圖３．１雙向流固耦合數值分析整體流程??在本文的研究方案中，首先根據實際中的探針外形結構和尺寸數據，進行合??理的簡化，選取探針附近一定區(qū)域為模擬流場區(qū)域，在Ｉｎｖｅｎｔｏｒ平臺上建立固體??和流場的物理模型。然后導入到ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ中拆分為固體部分和流體域??分別在不同的軟件平臺上進行初始設置。??對于固體部分，設置其相關物性參數并通過ＡＮＳＹＳ?Ｗｏｒｋｂｅｎｃｈ自帶的

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]汽輪機內濕蒸汽兩相凝結流動的數值研究[D]. 王智.華北電力大學 2010
[2]非平衡態(tài)濕蒸汽流動快速準確數值模擬方法研究[D]. 張冬陽.中國科學院研究生院（工程熱物理研究所） 2002

碩士論文
[1]某燃氣輪機比例模型流道內毫米級探針調節(jié)機構的設計和振動特性研究[D]. 李治乾.浙江大學 2016
[2]汽輪機末級葉柵濕蒸汽非平衡凝結流動數值研究[D]. 陳曉娜.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[3]汽輪機內濕蒸汽兩相非平衡凝結流動的數值研究[D]. 陳柏旺.華北電力大學 2012



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