多级液力透平流动特性分析及过流部件优化研究

发布时间：2020-12-30 00:25

　　液力透平能量回收技术作为石化企业减小能耗,降低生产成本的有效途径,受到越来越多学者的关注。该技术是将工业流程中产生的高压液体对液力透平叶轮做功,高压液体的压力能转换为透平轴的机械能,来带动其它旋转机械或者发电机工作,达到能量回收的目的。目前对液力透平技术的研究主要集中在单级离心泵反转式透平上,对多级液力透平的研究还较少。多级离心泵反转式结构在液力透平技术中应用前景广阔,为了进一步提高其能量回收效率、减小振动,需要对其流动特性进行分析并对过流部件进行优化研究。本课题以石油加氢裂化流程中能量回收的多级液力透平作为研究对象,主要研究内容包括:（1）分别选用标准k-ε、RNG k-ε、标准k-ω和SST k-ω四种湍流模型对多级液力透平的性能进行数值模拟预测,将数值计算与外特性试验结果对比,得出对透平外特性预测精度更好的湍流模型,并对不同湍流模型和不同流量下液力透平的内流场进行分析;（2）设计120°、130°和140°包角的液力透平模型并进行定常和非定常数值模拟计算,分析包角对透平性能的影响;（3）分别对环形进水室、对称半螺旋形进水室和螺旋形进水室结构的液力透平模型进行定常和非定常数值计算,... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 研究目的及意义
    1.3 国外研究现状
    1.4 国内研究现状
    1.5 本文主要研究内容
第二章 液力透平的基本理论及其CFD计算方法
    2.1 液力透平的分类和基本结构
        2.1.1 液力透平的分类
        2.1.2 液力透平的基本结构和工作形式
    2.2 液力透平的基本参数和基本方程
        2.2.1 基本参数
        2.2.2 基本方程
    2.3 液力透平的CFD介绍
        2.3.1 CFD技术简介
        2.3.2 CFD数值模拟的软件
    2.4 液力透平CFD数值模拟的主要步骤
        2.4.1 计算域选取及网格划分
        2.4.2 湍流模型的选取
        2.4.3 控制方程的离散方法
        2.4.4 初始条件与边界条件设定
        2.4.5 液力透平CFX定常计算的求解设置
第三章 多级液力透平的流动特性分析
    3.1 计算模型
    3.2 网格划分及网格无关性检查
        3.2.1 网格划分
        3.2.2 网格无关性检查
    3.3 不同湍流模型下液力透平的外特性计算
        3.3.1 标准k-ε湍流模型数值计算结果
        3.3.2 RNG k-ε湍流模型数值计算结果
        3.3.3 标准k-ω湍流模型数值计算结果
        3.3.4 SST k-ω湍流模型数值计算结果
        3.3.5 各湍流模型计算结果与实验结果对比
    3.4 多级液力透平内流场分析
        3.4.1 额定流量工况下各湍流模型的内流场对比分析
        3.4.2 不同流量工况下标准k-ω湍流模型的内流场对比分析
    3.5 本章小结
第四章 叶轮叶片包角的优化研究
    4.1 叶轮结构参数对透平性能的影响
    4.2 叶轮叶片包角的研究方案
    4.3 不同叶片包角透平模型的定常数值计算
        4.3.1 外特性分析
        4.3.2 内流场分析
    4.4 不同叶片包角透平模型的非定常数值计算
        4.4.1 压力监测点布置及非定常计算设置
        4.4.2 非定常计算结果分析
    4.5 本章小结
第五章 进水室的优化研究
    5.1 环形进水室的特点分析
    5.2 进水室结构形式的优化方案
        5.2.1 左右对称半螺旋形进水室的设计
        5.2.2 螺旋形进水室的设计
    5.3 定常计算结果分析
        5.3.1 不同进水室的透平外特性对比分析
        5.3.2 不同进水室的透平内流场对比分析
    5.4 非定常计算结果分析
        5.4.1 压力监测点布置及非定常计算设置
        5.4.2 非定常计算结果分析
    5.5 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况



本文编号：2946612