熵产理论在液力透平内流场分析中的应用

• 作者: 李振林 黄宁
• 来源期刊: 石油科学通报
• 关键词: 液力透平转轮 数值模拟 熵产理论
• 年，卷（期）: 2020,（2）
• 页码范围: 269-276
• 页数: 8页
• 字数: 3711字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.2096-1693.2020.02.023

摘要

液力透平通常用于取代石油化工工艺流程的焦耳—汤姆逊节流阀起到降压作用,可以提高整体效率,也能回收高压液体能量,提高能量利用率.液力透平的整体性能关乎其回收能量的效率,为了对液力透平流场中的能量损失做出定量、定向的评价,更准确地计算流场水力损失的大小和位置,本文引入基于热力学第二定律的熵产分析理论进行分析.选用RNGκ-ε湍流模型对透平全流道进行数值模拟,并与实验结果进行对比,发现计算结果与实验结果吻合性较好.对数值模拟结果进行熵产理论分析,得到了不同工况下导叶和转轮流域的熵产,计算结果表明,在设计工况点,转轮流域流场的流线分布最佳,熵产最小,导叶和转轮流域熵产分别占总熵产的56％和44％,转轮内高熵产率主要分布在入口区域,由冲击损失造成.在偏工况点转轮内流场出现旋涡,熵产增大.转轮的熵产与内流场速度场分布相关,在非设计工况点,转轮流域内存在不良流动,引起的湍流脉动导致水力损失增大,同时伴随着熵产的增加.结果表明,熵产理论在水力损失评估上具有明显的优势,可以准确定位能量损失来源.