本文關(guān)鍵詞：基于FLUENT的動(dòng)力機(jī)械三維流場(chǎng)模擬及結(jié)構(gòu)改進(jìn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：在蒸汽輪機(jī)的低壓級(jí)部分，蒸汽溫度已經(jīng)降低到接近飽和溫度，在膨脹過程中會(huì)產(chǎn)生自發(fā)凝結(jié)，以自發(fā)凝結(jié)產(chǎn)生的凝結(jié)核為中心，蒸汽會(huì)慢慢凝聚造成水滴的生長(zhǎng)。因此在汽輪機(jī)的低壓級(jí)部分，主流場(chǎng)的流動(dòng)通常是復(fù)雜的濕蒸汽氣液兩相流動(dòng)。濕蒸汽現(xiàn)象對(duì)于汽輪機(jī)主要存在兩方面影響：首先自發(fā)凝結(jié)是一個(gè)非平衡凝結(jié)過程，會(huì)造成熱力學(xué)損失而影響汽輪機(jī)效率；其次凝結(jié)成的水滴撞擊沉積在葉片表面會(huì)對(duì)葉片產(chǎn)生磨損腐蝕。因此合理控制濕蒸汽的自發(fā)凝結(jié)或者去除凝結(jié)形成的水滴不僅可以提高汽輪機(jī)效率，還能減小葉片的腐蝕。 本文采用Euler-Euler法將濕蒸汽中的液滴和氣相都看作是連續(xù)性介質(zhì)，即液滴連續(xù)分布于氣相中，氣液兩相相互滲透，通過體積平均法建立氣液兩相的控制方程，包括氣液兩相的連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、能量方程，本文還推導(dǎo)出液滴數(shù)量守恒方程來保證方程組封閉，湍流模型采用標(biāo)準(zhǔn)k-模型。最后在將液相控制方程標(biāo)準(zhǔn)化后，在FLUENT求解器中加載氣相控制方程、湍流模型中的源項(xiàng)和液相控制方程的各項(xiàng)實(shí)現(xiàn)與UDS求解器的對(duì)接。在研究水滴沉積規(guī)律時(shí)，水滴粒子采用Lagrange粒子追蹤法，在與氣相的相互作用過程中，水滴粒子會(huì)發(fā)生破裂，并與葉柵壁面產(chǎn)生碰撞、反彈、沉積等相互作用，本文使用碰撞恢復(fù)系數(shù)來說明水滴對(duì)葉片表面的碰撞，對(duì)于葉片的沖蝕磨損模型選取的是Tabakoff模型。 縫隙除濕法是目前汽輪機(jī)除濕效果最好的方法之一，本文通過仿真模擬的手段研究三維靜葉柵中的濕蒸汽兩相流動(dòng)和水滴沉積規(guī)律，研究對(duì)象為某汽輪機(jī)末級(jí)靜葉原型和三種不同開槽改型方案，對(duì)比不同改型方案的除濕效果，并研究了葉柵通道中的水滴沉積規(guī)律。分析結(jié)果表明靜葉表面開設(shè)除濕槽后，在槽口附近由于巨大壓差和較大過冷度的原因，會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈抽吸作用，將部分靜葉壁面水膜和凝結(jié)成的水滴抽吸掉。對(duì)比原型和開槽改型方案，兩種開槽方案濕度均比原型有明顯降低，其中方案2流場(chǎng)濕度在整體上比方案1小，，因此在除濕效率上，方案2要優(yōu)于方案1。對(duì)水滴沉積規(guī)律的研究中得出，除濕槽進(jìn)口寬度越大，抽吸效果越好，但是對(duì)主流作用相應(yīng)增大；除濕槽開設(shè)的角度應(yīng)該盡量保證順著主流方向；開設(shè)在吸力面上的除濕槽越靠近葉片前緣，其抽吸能力越強(qiáng)。
【關(guān)鍵詞】：FLUENT 三維流場(chǎng) 模擬 結(jié)構(gòu)改進(jìn)
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TK261
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 濕蒸汽兩相流及水滴運(yùn)動(dòng)研究背景9-10
• 1.2 濕蒸汽兩相流及水滴運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)10-11
• 1.3 濕蒸汽兩相流發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.4 汽輪機(jī)除濕技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.5 本文主要內(nèi)容13-15
• 第2章 濕蒸汽兩相流及水滴運(yùn)動(dòng)模型推導(dǎo)15-36
• 2.1 濕蒸汽兩相凝結(jié)流動(dòng)模型的建立15-32
• 2.1.1 氣體狀態(tài)方程15-17
• 2.1.2 液滴成核、生長(zhǎng)模型及粘性阻力17-19
• 2.1.3 濕蒸汽兩相凝結(jié)流動(dòng)控制方程組19-28
• 2.1.4 濕蒸汽非平衡凝結(jié)流動(dòng)湍流模型28-32
• 2.2 水滴粒子碰撞模型32-34
• 2.3 本章小結(jié)34-36
• 第3章 數(shù)值模型在 FLUENT 中的實(shí)現(xiàn)36-41
• 3.1 FLUENT 中 UDF 及 UDS 功能簡(jiǎn)介36-37
• 3.2 數(shù)值模型在 FLUENT 中的實(shí)現(xiàn)37-40
• 3.2.1 維里氣體狀態(tài)方程37-38
• 3.2.2 液相控制方程的實(shí)現(xiàn)38-39
• 3.2.3 控制方程在 FLUENT 中的加載39-40
• 3.3 本章小結(jié)40-41
• 第4章 濕蒸汽兩相凝結(jié)流動(dòng)三維流場(chǎng)分析41-64
• 4.1 靜葉三維模型和邊界條件41-46
• 4.2 兩相凝結(jié)流動(dòng)三維流場(chǎng)結(jié)果分析46-59
• 4.2.1 靜葉出口流場(chǎng)參數(shù)分布46-49
• 4.2.2 三維流場(chǎng)馬赫數(shù)分布49-51
• 4.2.3 靜葉表面壓力分布51-52
• 4.2.4 三維流場(chǎng)濕度分布52-55
• 4.2.5 三維流場(chǎng)成核率及水滴數(shù)分布55-59
• 4.3 靜葉出口參數(shù)沿節(jié)距分布59-62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 第5章 不同開槽結(jié)構(gòu)水滴沉積規(guī)律研究64-80
• 5.1 概述64-65
• 5.2 原型靜葉通道內(nèi)水滴沉積規(guī)律65-67
• 5.2.1 靜葉中水滴粒子運(yùn)動(dòng)軌跡65
• 5.2.2 靜葉中水滴粒子沉積率分布65-67
• 5.3 不同除濕槽結(jié)構(gòu)對(duì)水滴粒子沉積的影響67-71
• 5.3.1 不同開槽方案水滴沉積率分布67-69
• 5.3.2 不同開槽方案除濕槽抽吸率對(duì)比69-71
• 5.4 實(shí)際工況下不同開槽方案水滴沉積研究71-78
• 5.4.1 實(shí)際工況邊界條件及入口水滴分布71-74
• 5.4.2 實(shí)際工況下不同開槽方案沉積率及抽吸率對(duì)比74-76
• 5.4.3 不同開槽方案沉積率沿靜葉軸向分布76-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-88
• 致謝88

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5 張華良;王松濤;王仲奇;;采用壁面吸氣改善葉柵性能的數(shù)值模擬[J];動(dòng)力工程;2006年06期

6 陳浮;陳煥龍;馮冬民;;高負(fù)荷縫隙彎曲擴(kuò)壓葉柵尾跡特性實(shí)驗(yàn)[J];推進(jìn)技術(shù);2009年02期

7 陳紹文;郭爽;宋宇飛;陳浮;;局部附面層抽吸對(duì)高負(fù)荷擴(kuò)壓葉柵流動(dòng)特性影響[J];工程熱物理學(xué)報(bào);2010年03期

8 張新敬;李文;譚春青;陳海生;;某渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)鉁u輪性能研究[J];汽輪機(jī)技術(shù);2009年02期

9 馮冬民;陳浮;陳煥龍;付麗鵬;王仲奇;;孔隙射流結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)壓葉柵出口流場(chǎng)特性的影響[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);2009年06期

10 陳浮,宋彥萍,王仲奇;吸力面上氣膜冷卻對(duì)渦輪葉柵流場(chǎng)影響的實(shí)驗(yàn)研究[J];航空動(dòng)力學(xué)報(bào);1999年02期

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1 韓少冰;鐘兢軍;嚴(yán)紅明;;變沖角下吸力面小翼控制壓氣機(jī)葉柵間隙流動(dòng)的數(shù)值研究[A];中國(guó)航空學(xué)會(huì)第七屆動(dòng)力年會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 商宇;孫皓;李軍;孔祥林;;攻角對(duì)透平葉柵氣動(dòng)性能影響的研究[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2011年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

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4 王順森;毛靖儒;劉觀偉;豐鎮(zhèn)平;;透平葉柵內(nèi)渦系非定常演化及損失探討[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2007年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

5 李建君;顧春偉;;壓氣機(jī)1．5跨音級(jí)內(nèi)部流動(dòng)分析[A];中國(guó)動(dòng)力工程學(xué)會(huì)透平專業(yè)委員會(huì)2007年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

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8 邵春雷;顧伯勤;黃星路;周劍鋒;;葉輪流道內(nèi)部流動(dòng)的PIV試驗(yàn)[A];江蘇計(jì)量測(cè)試學(xué)術(shù)論文集（2009）[C];2009年

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10 黃建德;張奎亭;陳漣;;含砂水對(duì)離心泵葉輪磨損的實(shí)驗(yàn)研究[A];河南省水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)年會(huì)暨多泥沙河流水電站運(yùn)行與管理專題研討會(huì)論文集[C];2002年

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8 雒偉偉;基于流動(dòng)控制的無導(dǎo)葉對(duì)轉(zhuǎn)渦輪性能研究[D];中國(guó)科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）;2012年

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1 楊帆;平面葉柵葉片吸力面抽氣仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

2 陸曙光;基于FLUENT的動(dòng)力機(jī)械三維流場(chǎng)模擬及結(jié)構(gòu)改進(jìn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

3 丁化文;蒸汽輪機(jī)末級(jí)葉片溝槽除濕方法的數(shù)值模擬[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

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10 闞曉旭;矩形擴(kuò)壓葉柵中應(yīng)用葉尖小翼的性能研究[D];大連海事大學(xué);2012年

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