在现代工业生产中,燃气轮机余热回收系统(TRT)作为能源高效利用的重要设备,广泛应用于钢铁、化工等行业。其中,TRT机组的核心部件之一是进排气蜗壳,其结构设计直接影响着整个系统的气动性能与运行效率。本文以成发集团某系列TRT机组的进排气蜗壳为研究对象,通过数值仿真的方法对其内部流动特性进行深入分析,旨在优化结构设计、提升设备性能。
TRT机组的进排气蜗壳主要承担气体导入与导出的功能,其内部流场复杂,存在强烈的湍流、旋流及压力波动现象。传统的实验研究方法成本高、周期长,难以满足快速设计与优化的需求。因此,采用计算流体力学(CFD)技术对进排气蜗壳进行数值模拟,成为当前研究的重点方向。
本研究基于ANSYS Fluent等专业仿真软件,构建了进排气蜗壳的三维几何模型,并采用RANS方程结合k-ε湍流模型进行求解。通过合理设置边界条件,如入口速度、出口压力以及壁面条件,确保模拟结果的准确性。同时,对不同工况下的流场分布、压力损失及速度梯度进行了详细分析,评估了结构参数对气动性能的影响。
仿真结果表明,进排气蜗壳内部存在明显的流动分离区域,特别是在弯道处和叶片尾缘附近,局部区域的压力损失较大。通过对关键部位的结构优化,如调整叶片角度、改善流道形状,可以有效降低流动阻力,提高气体流通效率。此外,研究还发现,进气口的截面形状对气流均匀性有显著影响,合理的进气设计有助于减少涡流形成,提升整体运行稳定性。
为进一步验证仿真结果的可靠性,研究团队结合实际运行数据进行了对比分析。结果显示,仿真所得的流量、压力分布与实测值基本一致,误差控制在合理范围内,说明所采用的数值方法具有较高的可信度。
综上所述,通过数值仿真手段对成发集团某系列TRT机组进排气蜗壳的流动特性进行研究,不仅能够揭示其内部复杂的气动行为,还能为后续的结构优化提供科学依据。未来,随着计算能力的不断提升和湍流模型的持续改进,数值仿真将在TRT机组设计与性能提升中发挥更加重要的作用。