防冰慣性級設(shè)計與性能研究.pdf

1、當(dāng)遇到寒冷氣候，并且海面上存在大量過冷水滴時，作為一般常用濾清器的第一級慣性級，首當(dāng)其沖會遭遇積冰的影響。如果遇到長時間在如此惡劣環(huán)境下工作，進氣口流道甚至?xí)l(fā)生嚴(yán)重性堵塞，所以有必要研究帶有防冰性能的慣性級。 設(shè)計依靠熱氣防冰的慣性級，必須滿足在常態(tài)(無結(jié)冰情況)時過濾效率達到燃氣輪機進氣要求，在保證進氣過濾效率達到要求的前提下盡可能減小阻力損失。在滿足上述要求的同時考慮結(jié)冰態(tài)(進氣中含有大量過冷水滴)情況，保證慣性級進氣口以

2、及流道內(nèi)部不結(jié)冰，防止疏水槽由于結(jié)冰而喪失疏水功能，防止排水口由于結(jié)冰而導(dǎo)致堵塞。 在此前提下本文主要進行了以下幾個方面的工作： 1．以一般防冰設(shè)備的實現(xiàn)手段為出發(fā)點，結(jié)合普通慣性級的結(jié)構(gòu)特點，設(shè)計出幾種具有防冰性能的慣性級模型。通過考察其干態(tài)時的阻力特性以及濕態(tài)時的液滴過濾效率特性，選擇其中比較滿意的模型對其進行防冰性能的進一步研究。 2．以雷諾平均N-S方程為控制方程，選擇標(biāo)準(zhǔn)κ-ε模型為湍流模型，用離散相模

3、型(DPM)對本文所設(shè)計的多個防冰慣性級進行氣液兩相流流場的數(shù)值模擬。針對每一個模型的具體結(jié)構(gòu)特點，深入分析其結(jié)構(gòu)特征對阻力損失的影響，為以后的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)；對模型兩相流場中的水滴濃度分布隨顆粒直徑、進氣速度變化而變化的特性進行深入分析，了解其過濾效率特性。 3．利用多連續(xù)介質(zhì)模型在歐拉坐標(biāo)系內(nèi)建立空氣與過冷水滴的氣液兩相流控制方程，模擬計算了慣性級通道內(nèi)的過冷水滴運行軌跡，并通過局部水收集系數(shù)的定義公式推導(dǎo)出適用于歐拉算法