汽轮机内湿蒸汽两相非平衡凝结流动的数值研究.docx

汽轮机内湿蒸汽两相非平衡凝结流动的数值研究
汽轮机内湿蒸汽两相非平衡凝结流动的数值研究
摘要:
随着工业技术的不断发展，汽轮机被广泛应用于发电厂和工业生产中。在汽轮机内部，蒸汽是经过压缩和加热产生的高温高压气体。然而，由于湿蒸汽的存在，其中包含了一部分液态水分子。在汽轮机运行过程中，湿蒸汽会经历冷凝过程，形成液滴。这个液滴在高速旋转的汽轮机内，会对叶片和其他设备产生冲击和损坏，从而影响汽轮机的可靠性和效率。因此，研究汽轮机内湿蒸汽的非平衡凝结流动是非常重要的。
本论文主要通过数值模拟的方法，对汽轮机内湿蒸汽两相非平衡凝结流动进行研究。首先，对汽轮机内部湿蒸汽的基本特性进行了介绍，包括湿蒸汽的组成、热力学性质等。然后，针对汽轮机内的凝结现象，介绍了凝结过程的基本原理和影响因素。接着，基于质量守恒、动量守恒和能量守恒等基本方程，建立了湿蒸汽两相流动和凝结模型。为了验证数值模拟的准确性，选取了一些已有实验数据进行对比分析。
研究结果表明，湿蒸汽的凝结主要受到气相温度、湿度和凝结核浓度等因素影响。随着气相温度的降低，湿蒸汽中液滴的直径和浓度会增加。同时，湿蒸汽中凝结核的浓度越高，凝结速率就越快。此外，湿蒸汽两相非平衡凝结流动还会导致雾化、碰撞和生长等过程。这些过程既影响着液滴的形状和分布，也对汽轮机设备的磨损和性能产生了重要影响。
综上所述，汽轮机内湿蒸汽两相非平衡凝结流动的数值研究对于提高汽轮机的可靠性和效率具有重要意义。研究结果可以为汽轮机的设计和运行提供参考，同时为凝结流动的控制和凝结核过滤器的优化提供了理论依据。
关键词:汽轮机;湿蒸汽;凝结流动;数值模拟;非平衡凝结
Abstract:
Withthecontinuousdevelopmentofindustrialtechnology,steamturbinesarewidelyusedinpowerplantsandindustrialproduction.Insidethesteamturbine,steamisahigh-temperatureandhigh-pressuregasgeneratedbycompressionandheating.However,duetothepresenceofwetsteam,itcontainsacertainamountofliquidwatermolecules.Duringtheoperationofasteamturbine,wetsteamundergoesacondensationprocess,formingliquiddroplets.Thesedropletscancauseimpactsanddamagetobladesandotherequipmentinthehigh-speedrotatingsteamturbine,therebyaffectingthereliabilityandefficiencyofthesteamturbine.Therefore,researchonthetwo-phasenon-equilibriumcondensationflowofwetsteaminsteamturbinesiscrucial.
Inthispaper,thetwo-phasenon-equilibriumcondensationflowofwetsteaminsteamturbinesisstudiedthroughnumericalsimulation.Firstly,thebasiccharacteristicsofwetsteaminsidethesteamturbineareintroduced,includingcomposition,thermodynamicproperties,etc.Then,thecondensationprocessinthesteamturbineisdiscussed,includingthebasicprinciplesandinfluencingfactors.Subsequently,basedonthefundamentalequationsofmassconservation,momentumconservation,andenergyconservation,atwo-phaseflowandcondensationmodelforwetsteamisestablished.Inordertovalidatetheaccuracyofthenumericalsimulation,someexperimentaldataareselectedforcomparisonandanalysis.
Theresearchresultsshowthatth