低温液化天然气膨胀机非定常数值模拟

发布时间：2021-04-02 02:47

　　为了研究低温膨胀机的压力脉动特性,采用数值模拟方法对膨胀机水力模型进行数值模拟。首先通过定常数值模拟得到膨胀机的外特性,并将模拟结果与试验结果进行对比,验证了模拟结果的精确度,然后以定常数值模拟结果为基础进行非定常数值模拟,得到导叶与转轮内不同监测点的时域图,并通过快速傅里叶变换得到监测点的频域图。结果表明:转轮内监测点主频与导叶叶片数对流体的影响一致,导叶内监测点主频与转轮叶片数对流体的影响一致。监测点主频的幅值与监测点的位置相关,当监测点靠近导叶与转轮之间的无叶区时,幅值更大;与无叶区距离越远,幅值越小,受到导叶与转轮之间动静干涉的影响越小。研究结果可为低温膨胀机的设计提供参考。（图9,表1,参21） 

【文章来源】：油气储运. 2020,39(07)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

低温膨胀机的水力计算模型图

首先对膨胀机模型进行以低温液氮为介质的水力试验，得到膨胀机的外特性数值。试验台主要包括液氮储罐、增压泵及低温膨胀机（图2）。为了验证定常数值模拟的精度，将试验结果与定常数值模拟结果进行对比（图3）。结果表明：数值模拟与试验所得的水头和效率吻合较好，误差均在5%以内，说明模拟结果的精度较高。然后以定常数值模拟的结果作为非定常计算的初始值，并以转轮每旋转5°的时间作为一个时间步长（2.778×10-4 s），在导叶和转轮内布置监测点（图4,ST-P1～ST-P6分别为导叶上布置的监测点，IM-P1～IM-P4分别对应转轮叶片压力面从入口到出口处的监测点，IM-S1～IM-S4分别对应转轮叶片吸力面从入口到出口处的监测点）进行非定常数值模拟。图3 低温膨胀机模型数值模拟结果与试验结果对比曲线

低温膨胀机模型数值模拟结果与试验结果对比曲线

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面与遗传算法的液力透平叶轮优化设计[J]. 花亦怀,黄宁,李振林,苏清博,褚洁.  北京石油化工学院学报. 2018(02)
[2]非定常空化流动研究现状与进展[J]. 黄彪,吴钦,王国玉.  排灌机械工程学报. 2018(01)
[3]混流式水轮机尾水管涡带及其改善措施研究[J]. 张兴,赖喜德,廖姣,张文明.  水力发电学报. 2017(06)
[4]含导叶的液力透平内部压力脉动特性[J]. 史广泰,刘小兵,魏文景,刘洋.  排灌机械工程学报. 2017(01)
[5]原型混流式水泵水轮机过渡过程中的压力脉动[J]. 杨建东,胡金弘,曾威,杨桀彬.  水利学报. 2016(07)
[6]水泵水轮机在水轮机工况下压力脉动特性[J]. 钱忠东,陆杰,郭志伟,张建军.  排灌机械工程学报. 2016(08)
[7]中国首套LNG液力透平系统开发与工业化测试[J]. 陈杰,花亦怀,苏清博,万学丽,李振林.  天然气工业. 2016(05)
[8]高水头混流式水轮机的动静干涉与振动问题研究[J]. 刘攀,陈学力,汪泉,李德忠.  水力发电学报. 2016(03)
[9]异常低水头对水泵水轮机压力脉动的影响[J]. 李琪飞,谭海燕,李仁年,蒋雷,吕文娟.  排灌机械工程学报. 2016(02)
[10]能量回收液力透平的研究现状及展望[J]. 王晓晖,杨军虎,史凤霞.  排灌机械工程学报. 2014(09)



本文编号：3114444