文献类型：会议

作　　者：王瀚伟 罗凯 秦侃

作者单位：西北工业大学航海学院机械与动力工程系

基　　金：国家自然科学基金51805435;陕西省自然科学基金2019JQ-159

会议文献：第十一届全国流体力学学术会议论文摘要集

会议名称：第十一届全国流体力学学术会议

会议日期：20201203

会议地点：中国广东深圳

出版日期：20201200

学会名称：中国力学学会

语　　种：中文

摘　　要：水下动力系统采用单级轴向冲动式涡轮机,其工作于高温、高压和高转速的极端条件下。单级轴向冲动式涡轮机由于尺寸小难以实现复杂叶片和轮盘结构通气冷却方案。同时,在水下环境中缺少足够持续的冷却气体,需使用外部海水进行冷却。本文针对单级轴向冲动式涡轮机中的超音速流动、亚音速两相蒸发换热、雾化冷却等现象开展数值仿真研究,对流体域中的湍流计算采用SST湍流模型,使用VOF方法对多相流动进行仿真,选择Rohsenow沸腾模型模拟两相蒸发,采用拉格朗日方法仿真雾化冷却,对于固体域则采用共轭传热的方法。通过将数值计算获得的温度和压力场加载到强度分析中,利用有限元方法计算分析了叶轮和轮盘的应力和变形量。计算结果表明,加入冷却后涡轮机温度分布得到明显改善,最大应力值均保持在材料的许用应力范围内,解决了由于高温所造成的几何变形及强度失效。本文的研究结果可为单级轴向冲动式涡轮机的安全设计提供参考。

关 键 词：水下涡轮机  超音速 两相蒸发换热  雾化冷却  

分 类 号：TK14]