本文關(guān)鍵詞：透平葉片全三元粘性流場下的沖蝕特性研究

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【摘要】：透平機(jī)械是工業(yè)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛的一種能量轉(zhuǎn)換機(jī)械,作為當(dāng)代重要的能源利用設(shè)備之一,被廣泛地應(yīng)用于能源、冶金、石油、化工等領(lǐng)域,在國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)中占有著重要地位。透平機(jī)械技術(shù)的不斷完善對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)具有重大影響,是我國核心動力技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的重要保障。因此,積極開展透平動力機(jī)械性能的研究,具有非常實際的工程意義和學(xué)術(shù)價值。其中含塵透平機(jī)械,其工作介質(zhì)為水蒸氣、氮?dú)�、二氧化碳等組分的混合煙氣,并含有大量無法完全過濾的催化劑顆�；蛎夯翌w粒等,在運(yùn)行過程中,固體顆粒對葉柵反復(fù)碰撞或研磨造成沖蝕磨損,它不僅會增大葉片表面損傷,破壞葉片流線進(jìn)而惡化其氣動性能,而且還會因質(zhì)量變化改變?nèi)~片振動特性,發(fā)展到一定程度甚至將危及透平機(jī)組運(yùn)行安全性。因此,固體顆粒沖蝕是影響透平機(jī)組運(yùn)行效率和安全性的關(guān)鍵問題之一,通過數(shù)值模擬研究三元粘性流場下的顆粒沖蝕分布規(guī)律,開展可控性研究以及預(yù)測葉片壽命,尋求降低和克服沖蝕的手段和措施,對于提升動力裝置的經(jīng)濟(jì)效益和運(yùn)行安全可靠性具有重要意義,符合工程實際需要。本文采用CFD模擬方法,借助商用軟件Phoenics對某一單級煙氣輪機(jī)靜葉和動葉流道內(nèi)顆粒沖蝕特性展開數(shù)值模擬研究,分析分布粒徑5~50μm稀相顆粒群的運(yùn)動軌跡及顆�；瞥潭�;根據(jù)Tabakoff沖蝕計算理論計算沖蝕率,并提出基于沖蝕耦合的葉片振動頻率關(guān)聯(lián)模型,預(yù)測葉片壽命;研究葉片表面彈性特性對沖蝕分布的影響,通過探索沖蝕可控性規(guī)律,提出一種基于彈性恢復(fù)系數(shù),關(guān)于葉片沖蝕可控的新思路。為了更直觀的了解材料抗沖蝕特性,本文還進(jìn)行了熱態(tài)風(fēng)洞沖蝕試驗,在200℃和300℃擬工況條件下,對噴丸表面處理前后的葉片常用材料X20Cr13金屬進(jìn)行全沖角沖蝕試驗,提出試驗條件下的葉片選材的優(yōu)化方案,同時歸納噴丸表面強(qiáng)化處理工藝對材料抗沖蝕性的影響,為葉片的表面強(qiáng)化工藝提供參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：含塵透平 葉片沖蝕 三元粘性流場 湍流擴(kuò)散 隨機(jī)軌道 壽命預(yù)測 沖蝕可控 熱態(tài)沖蝕試驗
【學(xué)位授予單位】：上海工程技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK473
【目錄】：

• 中文摘要6-8
• Abstract8-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 課題研究背景及意義12-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 CFD技術(shù)及Phoenics軟件簡介15-17
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 透平三元粘性流場下沖蝕數(shù)值求解方法19-35
• 2.1 CFD數(shù)值模擬計算流程19
• 2.2 三元粘性流場19-22
• 2.2.1 湍流模型19-21
• 2.2.2 控制方程21-22
• 2.3 數(shù)值計算方法22-24
• 2.4 網(wǎng)格生成24-25
• 2.5 顆粒運(yùn)動模型25-28
• 2.5.1 顆粒運(yùn)動方程25-27
• 2.5.2 顆粒軌道模型27-28
• 2.6 氣固兩相流動模擬方法28-29
• 2.7 混合平面數(shù)據(jù)處理與傳遞29-31
• 2.8 沖蝕理論及沖蝕率計算模型31-34
• 2.9 本章小結(jié)34-35
• 第三章 含塵透平葉片沖蝕模擬與分析35-49
• 3.1 計算概述35-36
• 3.2 幾何模型建立與網(wǎng)格劃分36-37
• 3.3 邊界條件設(shè)定37-39
• 3.4 固相顆粒設(shè)定39
• 3.5 氣固兩相模擬分析39-44
• 3.6 沖蝕率計算44-45
• 3.7 葉片壽命預(yù)報與沖蝕率的關(guān)聯(lián)模型45-47
• 3.8 本章小結(jié)47-49
• 第四章 沖蝕可控性探究49-55
• 4.1 變彈性恢復(fù)系數(shù)條件下葉片沖蝕變化分析49-51
• 4.2 葉片不同區(qū)域的沖蝕率變化51-52
• 4.3 葉片不同區(qū)域沖蝕率分析52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-55
• 第五章 沖蝕試驗55-63
• 5.1 熱態(tài)沖蝕試驗條件55-57
• 5.1.1 熱態(tài)沖蝕系統(tǒng)55-57
• 5.1.2 沖蝕試驗靶材及顆粒的選用57
• 5.2 試驗方案57-58
• 5.3 試驗結(jié)果分析58-62
• 5.3.1 200℃噴丸表面處理前后試驗結(jié)果及分析58-59
• 5.3.2 300℃噴丸表面處理前后試驗結(jié)果及分析59-61
• 5.3.3 200℃和 300℃沖蝕試驗比較分析61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-66
• 6.1 主要工作63
• 6.2 主要結(jié)論63-64
• 6.3 研究展望64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 附錄69-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的相關(guān)科研成果77-78
• 致謝78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：921206