一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法技術方案

本發明專利技術涉及空氣動力學技術領域，尤其為一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法，其方法包括如下步驟：步驟

【技術實現步驟摘要】
一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法


[0001]本專利技術涉及空氣動力學
，具體為一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法
。

技術介紹

[0002]大型燃機進氣系統是指用于將空氣引入大型燃機進行燃燒的系統
。
它主要包括以下幾個部分：
①
進氣道：進氣道是將大氣中的空氣引入燃機的通道
。
通常采用大型的進氣道管道或進氣道系統，以確保足夠的氣流量和壓力；
②
進氣濾清器：進氣濾清器用于過濾空氣中的灰塵
、
顆粒物和其他雜質，以保護燃機的正常運行和延長其壽命；
③
進氣冷卻系統：進氣冷卻系統用于降低進氣溫度，以提高燃燒效率和減少排放
。
常用的進氣冷卻方法包括水霧噴淋
、
蒸發冷卻和間接空氣冷卻等；
④
進氣調節閥：進氣調節閥用于控制進氣流量和壓力，以滿足燃機的需求
。
它通常由電動或氣動執行器控制，根據燃機負荷和工況的變化進行調節；
⑤
進氣壓縮機：進氣壓縮機用于增加進氣壓力，提供高壓空氣給燃機
。
它通常由軸流式或離心式壓縮機組成，通過旋轉葉片或離心力將空氣壓縮；
⑥
進氣管道和接口：進氣管道和接口連接各個部分，將空氣從進氣道引導到燃機燃燒室
。
它們通常具有合適的密封和連接方式，以確保氣流的平穩傳輸和不泄漏
。
大型燃機進氣系統的設計和運行對于燃機的性能和效率至關重要，它需要考慮氣流動力學
、
溫度
、
壓力
、
過濾
、
冷卻等因素，以確保燃機能夠獲得足夠的清潔空氣，并滿足燃燒過程的要求，而且進氣系統進行施工前，還需要考慮系統中壓損
、
氣流穩定性
、
均勻性
、
氣流湍流度等參數是否滿足
。

技術實現思路

[0003]本專利技術的目的在于提供一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法，其對整個系統的壓損
、
氣流穩定性
、
均勻性
、
氣流湍流度等參數進行模擬計算，判斷這些進氣系統中的參數是否滿足大型燃機進氣的使用要求
。
[0004]為實現上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法，其方法包括如下步驟：
[0005]步驟
S1、
利用
CFD
進行模擬仿真計算，并根據進氣系統結構特點建立計算模型，建立包含進氣系統的建立了包含雨棚
、IBH
系統
、
過濾器
、
收縮段
、
消聲器
、
彎頭
、
直通道和進氣蝸殼整個進氣系統的所有部件模型，并利用進氣系統的部件模型，構建計算域；
[0006]步驟
S2、
建立模型氣流入口，并在雨棚外側
2m
處的外界定義壓力入口邊界條件，在建立過程中，對于粘性流動，采用默認的無滑移固壁邊界，并設置粗糙度高度與粗糙度常數，而且模型中對稱面設置
symmetry
，為對稱面邊界條件；
[0007]步驟
S3、
數值仿真的基礎是求解三維可壓縮湍流邊界層的偏微分方程組，它是在流動基本方程的控制下進行的流場數值模擬，以得到流場內各位置上基本物理量的分布，以及隨時間進氣系統內的變化情況，經過控制方程的建立，后選取湍流模型，并進行數值解法，隨后進行模型網格劃分；
[0008]步驟
S4、
在實驗過程中，對流阻損失
、
速度方向均勻性和氣流湍流度這三個重點參數的評估，然后輸出計算結果
。
[0009]優選的，所述步驟
S1
中，計算域包含雨棚
、IBH
系統
、
過濾器
、
收縮段
、
消聲器
、
彎頭和直通道，進氣蝸殼部件對整個氣流的作用以及影響，計算域涉及的物理量包含有壓力
、
速度
、
溫度
、
流線
、
湍流強度
、
靜壓梯度以及節流效應
。
[0010]優選的，所述步驟
S1
中，利用
CFD
進行模擬仿真計算時，通常可以分為三個相互獨立的階段，具體如下所示：
[0011]①
、
計算前處理：將現實世界抽象為計算機可識別的數據模型，方便計算機進行計算；
[0012]②
、
計算求解：這部分工作主要由求解器完成，同時讀取前處理數據，進行運算求解，并輸出一系列物理量；
[0013]③
、
計算后處理：對求解器輸出的物理量進行處理，以圖表或數據的方式進行展示，并指導產品設計
。
[0014]優選的，所述步驟
S1
中，在部件模型建立完畢后，根據結構特點，對計算模型進行簡化處理，去除爬梯走臺
、
連接法蘭這些不必要的結構特征
。
[0015]優選的，所述步驟
S2
中，系統額定流量為
720
?
730kg/s
，定義氣流出口流速為
60
?
70m/s。
[0016]優選的，所述步驟
S3
中，控制方程為連續方程
、
動量方程和能量方程構成，流體流動要受到物理守恒定律的控制，忽略質量力的可壓縮粘性氣體的
N
?
S
方程組描述如下：
[0017]其中連續方程如下所示：
[0018][0019]動量方程如下所示：
[0020][0021]能量方程如下所示：
[0022][0023]優選的，所述步驟
S3
中，采用標準湍流模型的修正方程
Realizable
?
k
?
ε
。
[0024]優選的，所述步驟
S3
中，進行數值解法時，數值解法采用有限體積法對控制方程進行離散，控制方程求解應用壓力修正法和
SIMPLE
算法
。
[0025]優選的，所述步驟
S3
中，進行模型網格劃分時，采用
fluentmeshing
軟件進行劃分網格并分析，在消聲器間隙
、
風頭導流這些局部細節進行細化處理
。
[0026]與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
[0027]本專利技術方法為燃氣輪機的進氣系統進行
CFD
分析，從而具體分析了整體結構包含雨棚
、<本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.
一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法，其特征在于，其方法包括如下步驟：步驟
S1、
利用
CFD
進行模擬仿真計算，并根據進氣系統結構特點建立計算模型，建立包含進氣系統的建立了包含雨棚
、IBH
系統
、
過濾器
、
收縮段
、
消聲器
、
彎頭
、
直通道和進氣蝸殼整個進氣系統的所有部件模型，并利用進氣系統的部件模型，構建計算域；步驟
S2、
建立模型氣流入口，并在雨棚外側
2m
處的外界定義壓力入口邊界條件，在建立過程中，對于粘性流動，采用默認的無滑移固壁邊界，并設置粗糙度高度與粗糙度常數，而且模型中對稱面設置
symmetry
，為對稱面邊界條件；步驟
S3、
數值仿真的基礎是求解三維可壓縮湍流邊界層的偏微分方程組，它是在流動基本方程的控制下進行的流場數值模擬，以得到流場內各位置上基本物理量的分布，以及隨時間進氣系統內的變化情況，經過控制方程的建立，后選取湍流模型，并進行數值解法，隨后進行模型網格劃分；步驟
S4、
在實驗過程中，對流阻損失
、
速度方向均勻性和氣流湍流度這三個重點參數的評估，然后輸出計算結果
。2.
根據權利要求1所述的一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法，其特征在于：所述步驟
S1
中，計算域包含雨棚
、IBH
系統
、
過濾器
、
收縮段
、
消聲器
、
彎頭和直通道，進氣蝸殼部件對整個氣流的作用以及影響，計算域涉及的物理量包含有壓力
、
速度
、
溫度
、
流線
、
湍流強度
、
靜壓梯度以及節流效應
。3.
根據權利要求1所述的一種大型燃機進氣系統的空氣動力學設計方法，其特征在于：所述步驟
S1
中，利用
CFD
進行模擬仿真計算時，通常可以分為三個相互獨立的階段，具體如下所示：
①
、
計算前處理：將現實世界抽象為計算機可識...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔曉峰，曲圣行，許思佳，黃錦亮，羅瑩瑩，申楠楠，孫冬，田卓，尉天賜，錢軍陽，田宇，
申請(專利權)人：城林科技上海有限公司，
類型：發明
國別省市：