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提升两级动叶可调轴流风机性能的叶顶形状数值研究

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空气动力学学报 2018年第4期36卷 695-703页

作者：叶学民张建坤李春曦华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室河北保定071003

采取恰当的叶顶形状可以提高轴流风机性能。以某两级动叶可调轴流一次风机为对象,采用Fluent模拟了叶顶具有斜槽或阶梯状结构等5种情形下的风机性能,分析了其内流特征、压力分布和损失特征。结果表明:5种叶顶形状均可有效提高风机性能,... 详细信息

采取恰当的叶顶形状可以提高轴流风机性能。以某两级动叶可调轴流一次风机为对象,采用Fluent模拟了叶顶具有斜槽或阶梯状结构等5种情形下的风机性能,分析了其内流特征、压力分布和损失特征。结果表明:5种叶顶形状均可有效提高风机性能,提升效果依次为逆流向斜槽、双斜槽、上阶梯叶顶和下阶梯叶顶,而顺流向斜槽仅在小流量下提升性能明显;改进后的叶顶形状均使泄漏流场更加复杂,泄漏涡分布区域及强度明显增大,叶顶间隙内涡量值显著提高,由此降低了叶顶间隙内轴向速度和泄漏流量;其中,逆流向斜槽改善风机性能最为突出,在设计流量下,全压和效率分别提高4.68%和0.94%;考虑到当前燃煤机组低排放改造后增大的烟风阻力和风量需求,逆流向斜槽叶顶是最佳选择。

关键词：动叶可调轴流风机叶顶形状风机性能内流特征泄漏涡

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叶顶形状对轴流风机气动噪声影响的数值研究

动力工程学报 2017年第7期37卷 558-568页

作者：叶学民张建坤李春曦华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室河北保定071003

以某两级动叶可调轴流风机为例,采用Fluent软件对5种改进的叶顶形状下的风机性能进行了模拟,并引入大涡模拟和FW-H声学模型获得了不同叶顶形状下风机的噪声源分布和气动噪声特征.结果表明:5种叶顶形状均可有效提高风机性能,提升效果依... 详细信息

以某两级动叶可调轴流风机为例,采用Fluent软件对5种改进的叶顶形状下的风机性能进行了模拟,并引入大涡模拟和FW-H声学模型获得了不同叶顶形状下风机的噪声源分布和气动噪声特征.结果表明:5种叶顶形状均可有效提高风机性能,提升效果依次为逆流向斜槽、双斜槽、上阶梯叶顶和下阶梯叶顶,而顺流向斜槽仅在小体积流量下使得风机性能明显提升;叶顶形状改进后,叶顶泄漏涡的影响增强,造成叶顶区和叶片前缘噪声显著增大,为风机内主要噪声源;风机各区域的声压幅值均受显著影响,且越靠近噪声源,受影响越突出;该风机内噪声主要以中低频的旋转噪声为主,各区域噪声均在基频位置达到最大值,叶顶形状改进后声压级随频率增大发生小幅提高,频谱形态发生明显改变.

关键词：动叶可调轴流风机叶顶形状噪声特征泄漏涡

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不混溶液体表面上蒸发液滴的动力学特性

化工学报 2020年第8期71卷 3500-3509页

作者：李春曦庄立宇施智贤叶学民华北电力大学动力工程系河北保定071003

针对不混溶均匀受热液体表面上蒸发液滴的动力学过程,基于润滑理论推导出了无量纲方程组。采用数值模拟方法,探究了蒸发液滴的动力学特性。结果表明,蒸发液滴的演化过程分为两个阶段:由"铺展主导"的液滴前进阶段和由"蒸发主导"的持续脉... 详细信息

针对不混溶均匀受热液体表面上蒸发液滴的动力学过程,基于润滑理论推导出了无量纲方程组。采用数值模拟方法,探究了蒸发液滴的动力学特性。结果表明,蒸发液滴的演化过程分为两个阶段:由"铺展主导"的液滴前进阶段和由"蒸发主导"的持续脉动振荡的后退阶段。液滴在低黏度比下的流动性更强,导致铺展更加迅速,黏度比的增加会导致铺展和收缩速率的降低。蒸发通过影响液滴界面的温度分布进而影响界面张力以及液滴铺展。相较于固体表面液滴蒸发出现的钉扎现象,蒸发液滴在不混溶液体表面上的铺展是去钉扎的,并且伴有液体基底的明显变形。

关键词：蒸发液滴接触线界面张力

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轴流风机叶片切割后的性能及静力结构特性

动力工程学报 2015年第9期35卷 752-759页

作者：叶学民丁学亮李春曦华北电力大学电站设备状态监测与控制教育部重点实验室河北保定071003

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用Fluent软件模拟了在保持叶顶间隙不变情况下动叶安装角为29°、32°和35°,切割量为5%、10%和15%时的风机性能,分析了安装角和切割量对风机性能、噪声、叶片静力结构特性和经济性的影响.结果表... 详细信息

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用Fluent软件模拟了在保持叶顶间隙不变情况下动叶安装角为29°、32°和35°,切割量为5%、10%和15%时的风机性能,分析了安装角和切割量对风机性能、噪声、叶片静力结构特性和经济性的影响.结果表明:当qV≥35m3/s时,全压和效率随切割量的增大及安装角的减小而降低,且大体积流量侧降低更为显著;当qV<35m3/s时,叶片切割和减小安装角均可使不稳定区减小甚至消失,进而改善风机运行状态,同时可降低噪声水平,且叶片静强度校核均满足要求,但叶片切割效果更好;选取β=29°、Δ=10%,可适用于机组在多种方案下运行,并保证机组经济性最佳.

关键词：动叶可调轴流风机安装角叶片切割风机性能

集成有机朗肯循环与碳捕集的太阳能-燃煤发电系统的变工况热力性能研究

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中国电机工程学报 2022年第1期42卷 177-186页

作者：宋睿哲叶学民董志坚李春曦电站能量传递转化与系统教育部重点实验室(华北电力大学) 河北省保定市071003

构建了集成有机朗肯循环(organicRankinecycle,ORC)与碳捕获和封存(carboncaptureandstorage,CCS)的660MW太阳能-燃煤发电系统,利用凝结水回收CO_(2)压缩过程的余热、后经太阳能集热场气化、为再沸器提供能量,同时利用中压缸抽汽作为再... 详细信息

构建了集成有机朗肯循环(organicRankinecycle,ORC)与碳捕获和封存(carboncaptureandstorage,CCS)的660MW太阳能-燃煤发电系统,利用凝结水回收CO_(2)压缩过程的余热、后经太阳能集热场气化、为再沸器提供能量,同时利用中压缸抽汽作为再沸器热源,再沸器冷凝水的经ORC回收余热后返回至H9低压加热器出口。分析了该系统的经济指标及变工况时热力性能、㶲性能,研究了ORC和CCS中参数变化和太阳能系统运行特性对集成系统热力性能的影响。研究表明:该系统的热力性能及经济性均优于目前常见的抽汽式燃煤碳捕集机组。随λ(中压缸抽汽热量占再沸器所需热量之比)增大,机组热力性能有所下降,汽轮机㶲效率增加。随负荷降低,汽轮机㶲效率有所升高。再沸器冷凝水经ORC回收余热后,可以在变工况时更好的匹配凝结水的温度,减少能量损失,且返回H9低压加热器出口时,ORC循环热效率最高,机组热力性能也较好。在春分、夏至、秋分时,太阳辐射强度(directnormalirradiance,DNI)稳定后系统能以较低λ运行,机组热力性能有较大提升;在冬至,DNI波动较大,此时只能保持较高λ运行,机组热力性能提升较为有限。

关键词： CO_(2)压缩太阳能-燃煤碳捕集发电系统有机朗肯循环变工况热力性能辅助系统运行特性

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对冲燃烧锅炉防高温硫腐蚀改造的数值研究

动力工程学报 2016年第11期36卷 853-861页

作者：李春曦许涛李敏叶学民华北电力大学动力工程系河北保定071003 国网河南省电力公司电力科学研究院郑州450052

针对某600MW超临界对冲燃烧锅炉在低氮技术改造后侧墙壁面出现明显的还原性高温硫腐蚀现象,采用在侧墙添加贴壁风装置方案,并对添加贴壁风装置前后工况进行了全炉膛数值模拟,分析了侧墙壁面附近的烟气成分分布以及贴壁风对炉内燃烧和高... 详细信息

针对某600MW超临界对冲燃烧锅炉在低氮技术改造后侧墙壁面出现明显的还原性高温硫腐蚀现象,采用在侧墙添加贴壁风装置方案,并对添加贴壁风装置前后工况进行了全炉膛数值模拟,分析了侧墙壁面附近的烟气成分分布以及贴壁风对炉内燃烧和高温硫腐蚀的影响.结果表明:未添加贴壁风装置的原始工况下,壁面附近CO主要集中在侧墙中心,且O2体积分数较低,模拟所得还原性区域与实测腐蚀位置吻合良好;添加贴壁风装置后,侧墙CO体积分数明显下降,O2体积分数明显升高,壁面的还原性气氛得到有效改善,且此方案对炉内燃烧和污染物排放的影响较小.

关键词：对冲燃烧锅炉水冷壁高温硫腐蚀贴壁风数值模拟

溶质Marangoni效应对降膜流动稳定性的影响

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化工学报 2022年第12期73卷 5405-5413页

作者：刘成治李春曦周静宜叶学民华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003

降膜流动的稳定性对于提高涂膜质量、保障降膜换热器换热性能和促进药物吸收具有重要作用。基于液膜厚度与活性剂浓度的二维非线性演化方程,研究了含表面活性剂的液膜在倾斜平板上流动的稳定性,提出了包括壁面倾角θ、Marangoni数M、We... 详细信息

降膜流动的稳定性对于提高涂膜质量、保障降膜换热器换热性能和促进药物吸收具有重要作用。基于液膜厚度与活性剂浓度的二维非线性演化方程,研究了含表面活性剂的液膜在倾斜平板上流动的稳定性,提出了包括壁面倾角θ、Marangoni数M、Weber数S和Peclet数Pe在内的临界Reynolds数表达式,分析了溶质Marangoni效应、倾角和扰动波数对线性稳定性的影响,探究了溶质Marangoni效应作用下表面波的时空演化特征。结果表明:初始扰动在溶质Marangoni效应影响下分离出快波与慢波,慢波在演化后期发展为多峰波状结构的表面波。增强溶质Marangoni效应可提高临界Reynolds数,扩大液膜流动稳定区并抑制失稳区的扰动增长,削弱表面波的色散效应。提高S和降低Pe均可抑制慢波的演化,而对快波演化基本无影响。

关键词：表面活性剂稳定性流体动力学数值模拟

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湍流状态下超疏水微通道阻力特性仿真研究

系统仿真学报 2019年第10期31卷 2138-2145页

作者：李春曦崔庆泽叶学民电站设备状态监测与控制教育部重点实验室(华北电力大学)

采用VOF模型和Realizable k-ε模型对具有纵向和横向微结构的超疏水微通道在湍流下的流场进行了三维数值仿真,分析结构参数对超疏水表面阻力特性的影响。研究表明:含纵向微槽的超疏水微通道具有显著的减阻作用;随自由剪切面积比和微通... 详细信息

采用VOF模型和Realizable k-ε模型对具有纵向和横向微结构的超疏水微通道在湍流下的流场进行了三维数值仿真,分析结构参数对超疏水表面阻力特性的影响。研究表明:含纵向微槽的超疏水微通道具有显著的减阻作用;随自由剪切面积比和微通道宽度增加,压降比提高,平均摩擦因子降低,减阻效果显著;随微通道高度增加,压降比减小,平均摩擦因子增大;压降比和平均摩擦因子受微槽深度影响不明显;具有横向微槽的超疏水微通道则增阻,选取合适的微槽方向是控制微通道减阻效果的的重要方面。

关键词：结构参数超疏水表面微通道湍流阻力特性

Gurney襟翼对动叶可调轴流风机性能的影响

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动力工程学报 2020年第5期40卷 404-411页

作者：李春曦张超张锐星叶学民华北电力大学能源动力与机械工程学院河北保定071003

以OB-84型动叶可调轴流风机为对象,采用数值模拟方法研究动叶尾缘处安装Gurney襟翼(GF)后对风机性能及内流特征的影响,并对其气动噪声进行评估。结果表明:增设GF可提高风机全压,且其高度越大,风机全压增幅越明显,同时促使最高风机效率... 详细信息

以OB-84型动叶可调轴流风机为对象,采用数值模拟方法研究动叶尾缘处安装Gurney襟翼(GF)后对风机性能及内流特征的影响,并对其气动噪声进行评估。结果表明:增设GF可提高风机全压,且其高度越大,风机全压增幅越明显,同时促使最高风机效率点向大流量系数侧移动;高度为0.5%弦长的GF在动叶偏转±3°工况下均可提高大流量系数侧的风机效率;增设GF后,在叶顶处产生的次泄漏涡加剧了叶顶泄漏;尾缘下游区域产生的脱落涡增大了叶片吸力面与压力面间的压差;增设GF后风机气动噪声增大,选用高度为0.5%弦长的GF后,在设计工况点下风机全压和风机效率分别提高12.01%和3.13%。

关键词：轴流风机 Gurney襟翼气动性能大涡模拟声压级