旋转导叶风机试验研究

本文根据叶轮机械叶片绕流控制气动理论气附面层理论,研制了所谓旋转导叶风机。对比试验研究表明,和不带附加导叶的同一台风机相比,旋转导叶风机的效率、噪声、工况范围等技术指标都有较好的改善与提高。试验风机的气动性能试验和内部流场可视化与出口流速分布试验的结果彼此吻合。     

压气机平面叶栅内流场PIV试验研究

应用PIV内流测试技术对某高亚音速叶栅速度场进行了测量,得到了叶栅内流通道的流场结构。试验得到了多种来流工况下试验叶栅槽道50%叶高处的速度流场结构图像,对试验数据的初步分析可以看出试验结果符合所测工况下的流动规律。通过对实验方案的改进,应用PIV测试技术测量了平面叶栅附面层流场,捕捉到了叶片吸力面尾缘附面层分离随来流工况变化,。结果表明:PIV测量结果可以为验证数值模拟叶栅通道流场提供可靠的数据,并为叶栅设计的改进优化提供指导和依据。     

径流叶片扩压器的气动设计与优化

径流叶片扩压器的优化设计对提高离心风机的静压效率有重要作用。基于NACA65平面叶栅试验数据和叶栅保角变换方法,建立径流叶片扩压叶栅的气动设计方法,解决了径流叶栅气动设计中基准叶型的转换问题。通过对叶型的参数化和应用遗传算法的优化,可以进一步优化叶片安装角和局部型线,控制叶片表面的流动分布,降低叶栅总压损失和出口气流落后角,相关算例证明了本文方法的可行性。     

叶栅稠度对多翼离心风机性能影响的研究

用数值模拟方法对风机的性能参数和三维流场结构变化进行分析,研究叶栅稠度对小型多翼离心风机性能的影响。数值模拟结果表明:多翼离心风机的流量、全压、全压效率都随叶栅稠度增大先增大后减小,存在最佳稠度使风机的性能最优;叶栅稠度小时,叶片的负荷大,叶轮容易产生大尺度流动分离,尤其是在径向速度较小的叶顶附近,严重时可能造成风机失速,流动损失增大,风机性能下降;叶栅稠度大时,叶片表面积大,附面层摩擦损失大,风机效率低,同时叶片数多使叶轮通流面积减小,流动阻塞,风机流量降低。     

采用附加导叶的低压轴流风机气动噪声试验研究

在分析低压轴流风机气动噪声源及其理论模型的基础上，提出了在风机工作轮叶尖与沿叶高上、中、下后缘处设置附加导叶装置的方案，以控制叶尖间隙噪声与沿叶高各基元时栅叶片上尾缘脱落涡的湍流噪声。试验风机对比试验结果表明，采用这种附加导叶的低压轴流风机，与不带附加导叶的同类风机相比，气动噪声有明显的降低，测试值与湍流模型吻合较好；改善了叶面流速分布，提高了风机效率。     

轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响

对某型号对旋轴流通风机进行试验研究,获得3种轴向间隙下风机的轴功率曲线 . 采用计算流体力学(CFD)的方法,对不同工况下风机内流场进行数值模拟研究,得到不同轴向间隙下的叶片表面压力系数增量曲线根据试验和模拟结果,详细分析轴向问隙对叶片做功能力的影响.发现了轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响规律. 为对旋风机设计提供有...     

双列叶栅扩压器在增压器上的应用

本文通过在45GP130增压器上（用于海拔3600米高原内燃机车上高压比增压器,设计工况时的压比＝3.5,流量＝3.5公斤/秒）的两个不同叶轮K 1,K 2与机翼形双列叶栅扩压器和单列三角形扩压器进行了匹配试验,从试验特性曲线看出：双列扩压器明显地改善了离心压气机性能;不但等转速线平坦,加宽了流量范围,而对应点的压比,效率均高,高效区比单列扩压器宽度。试验结果证明,双列优于单列。     

变几何涡轮平面叶栅流场数值仿真与试验研究

取某两级动力涡轮2级导叶叶中截面数据,布置为平面叶栅以验证其流场周期性。设计并加工了基于齿轮传动的变几何平面叶栅试验件,并进行变几何与固定几何的PIV试验研究,获得叶栅通道出口区域流场数据,进行对比分析。结果表明：固定几何工况下,从PIV试验得到的速度云图中可清晰地看出叶片尾缘尾迹及扩散过程,与仿真结果吻合良好;变几何工况下的PIV数据可揭示由叶片转动所引起的流场结构变化。     

双列叶栅在离心制冷机模化设计中的应用

在新设计叶轮时,往往会产生所需要的作功能力与希望得到最佳的气动效率、宽阔平坦的性能曲线之间的矛盾。这时,除了改善叶轮的其它几何参数之外,往往采用双列叶栅(即长、短叶片)。双列叶栅的优点在于不显著降低叶轮的作功能力的同时,可以使较小直径叶轮进口处的叶片不致过于稠密,减小阻塞,降低叶道进口处的马赫数M_(w1),改善进口流场。由于长、短叶片结构有可能采用较多的叶片数,这对减少叶轮流道中二次涡流的影响、提高叶轮的动强度都是有利的。     

离心风机低稠度扩压器气动性能及噪声特性的试验研究

对一高速离心风机低稠度扩压器的气动与噪声特性进行了试验研究。结果表明,在很宽的运行工况范围内,设计良好的低稠度扩压器静压恢复系数是无叶扩压器的5~7倍。设计低稠度扩压器时,应避免过大正冲角或负冲角,在0°~1.5°范围内比较合适,大的负冲角有利于降低风机的气动噪声。合适的叶栅稠度有利于提高扩压器性能,稠度为0.7时的气动性能最好,小的叶栅稠度有利于降低风机气动噪声。     

压气机叶型的风洞试验研究

基于高亚音速叶栅风洞,本文对具有不同吸力面型线的两种压气机叶型B1和B2进行了平面叶栅试验,详细测量了叶栅出口尾迹和叶片表面等熵马赫数,结合叶型吸力面型线的曲率分布对试验结果进行了分析,获得了两种叶型的气动特性。试验结果分析表明:基于吸力面型线曲率分布预估叶片表面等熵马赫数峰值位置是合理且可靠地;较B1叶栅,B2叶栅的低总压损失保持更宽的攻角范围;当进口马赫数较小时(Ma0.7),在0～2.5°攻角范围内,两种叶栅的低总压损失系数基本一致,此时攻角较小,气流还未从叶片表面分离,气流流动状况较好;在其它攻角范围内,B2叶栅表现出较好的负攻角特性,而B1叶栅表现出较好的正攻角特性;当进口马赫数较高时(Ma=0.7),B1叶栅损失急剧增大,特别是流动发生较大分离的负攻角工况。     

叶片正弯曲对涡轮静叶栅流场影响的试验研究

对一典型涡轮静叶型开展了叶片正弯曲对涡轮叶栅流场性能影响的试验研究。测量了直叶栅和 +10°、+2 0°、+30°弯曲叶片叶栅出口流场。结果表明 ,对该叶型叶栅 ,随着叶片正弯曲角的增加 ,通道涡一直位于叶栅端壁附近 ,其强度变化很小 ,但叶栅出口尾缘涡明显增强 ,并向叶栅中部扩展 ;同时 ,随着叶片正弯曲角的增加 ,叶栅端部总损失变化不大 ,但叶栅中部总损失迅速增加 ,导致叶栅总损失随叶片正弯曲角的增加而增大 ,直叶片叶栅总损失最小     

叶片结构对矿井通风系统工作特性影响的研究

在各学者对风机工作特性进行研究的基础上,利用仿真分析软件对叶片结构对风机不同工况下工作特性的影响进行研究,从而获取不同叶片叶形之间的差异,为后续的研究提供理论基础和数据支撑。     

串列叶栅和叶片弯曲对角区失速和叶尖泄漏流的耦合作用

为了提高压气机叶栅的气动性能,本文针对高负荷串列叶栅进行数值模拟,研究了叶片正弯和串列叶栅对角区失速和叶尖泄漏流的耦合作用。结果表明,在串列叶栅前叶排存在比较严重的角区失速,叶片正弯能有效控制高负荷串列叶栅中的角区失速,在最优工况叶栅总损失降低了37.6%。串列叶栅中只有"前排叶片弯曲"的方案能取得与"两排叶片都弯曲"方案相似的控制效果,但由于"两排叶片都弯曲"方案对两排叶片都有控制作用,从而获得了更低的总压损失。叶尖泄漏流可以有效控制上端壁处的角区失速,同时也会带来泄漏流损失。叶尖间隙越大,叶栅的总压损失越小,叶栅中涡结构也会越复杂。大间隙下,叶尖泄漏涡和通道涡的位置与一般压气机叶栅不同,两排叶片各自生成的泄漏涡会在叶栅后汇聚成一个涡,通道涡由叶栅中的低能流体与一部分泄漏流组成。弯曲叶片主要作用是控制角区失速,对叶尖泄漏流的影响不明显。     

叶片反弯曲对涡轮静叶栅流场影响的试验研究

对一典型涡轮静叶型开展了叶片反弯曲对涡轮静叶栅流场性能影响的试验研究。测量了直叶片叶栅和-10°、-20°弯曲叶片叶栅出口流场。结果表明,对该叶型叶栅,随着叶片反弯曲角的增加,叶栅出口通道涡的强度和尺度稍有增大,但位置变化不太明显,尾缘涡有所减弱,叶栅中部和端部横向二次流均增强;随着叶片反弯曲角的增加,叶栅中部损失变化不大,而端部附近损失明显增大,使叶栅总损失增大,直叶栅总损失最小。     

风机叶型杂交命题的有限元解法

本文以任意旋成面叶栅C类杂交命题矩函数型的变分原理为基础,提供了一种能同时考虑气动、强度和制造工艺等多种性能要求的新的风机叶片设计方法。对于给定的叶片厚度分布和吸力面上的设计压力或速度分布,应用本文方法可求得满足设计要求的叶片几何形状和叶栅流场。     

低展弦比涡轮静叶栅叶片正弯曲作用的试验研究

对弯曲叶片研究中代表性的HIT涡轮静叶型重新开展了叶片弯曲对低展弦比涡轮静叶栅流场影响的试验研 究。测量了直叶片叶栅、+10°、+20°和+30°弯曲叶片叶栅的进、出口流场,分析了叶片弯曲对叶栅出口二次流、 总压损失和气流角的影响。结果表明:对该叶型叶栅,叶片正弯曲既不能大幅度降低叶栅二次流损失,也不能改 善叶栅出口气流角沿叶高的分布:叶栅出口二次流动、尾缘涡及壁角涡随叶片正弯曲角的增大而增强,而通道涡 强度和位置变化不大;该研究结果同以往有关文献的研究结果完全不同。     

完全可逆轴流风机的设计与优化

针对可逆轴流风机S型叶片正反向运行损失较大,效率难以大幅度提高的问题,本文分析了组合叶栅相对于S型叶片的优势,采用组合叶栅的构想设计组合叶片可逆风机;采用可控涡扭向规律的设计方法设计出高效轴流风机单转子;为了探索可逆风机组合叶片设计中前后排叶片的相对位置对风机总性能的影响,对组合叶片设计进行了基于不同轴向和周向位置的布局探索,共建立了16套不同的转子模型,并进行详细的数值计算和分析对比,得出了可逆风机组合叶片设计前后排叶片布局的最佳方案,最终得到的完全可逆风机的性能满足要求,正反风效率均在85%以上。同时,由于前后排叶片的完全对称布置,保证了风机正反风性能的完全可逆性。     

轴流风机关键特征参数变化的气动性能计算方法

通过对轴流风机基元级截面处的气动力分析,应用儒可夫斯基升力定理和动量定理,结合速度三角形和叶轮进出口截面间的气动参数间关系,建立了风机全压、流量、功率、全压效率与叶片平均相对速度、升力系数、叶片安装角、叶片数、叶片弦长间关系的数学模型。并考虑到叶栅翼型与孤立翼型间升力系数的差异,对叶栅翼型升力系数修正到相对应的孤立翼型升力系数。基于现有产品性能按本数学模型进一步建立了变安装、变叶片数和变叶片弦长后的风机性能参数关系式。计算实例结果表明,该计算方法能满足工程需要。     

双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究

叶顶采用双凹槽结构是一种通过有效阻碍叶顶泄漏流进而改善叶轮性能的措施之一。基于FLUENT数值模拟软件,以OB-84型动叶可调式轴流风机为研究对象,模拟风机在原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶下的性能,探讨间隙内部及其附近泄漏流场变化及损失分布特征;并利用ANSYS有限元动态分析模块校核原叶顶及双凹槽叶顶时叶片的振动特性。研究表明:双凹槽叶顶结构改善了泄漏流场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;采用双凹槽叶顶结构后风机性能发生显著变化,设计工况下风机全压有所下降,同时效率得到一定程度的提高;开槽深度对风机性能的影响在设计流量附近较为显著,而在大流量下对风机性能影响较小;设计工况下叶顶开槽深度为3 mm时风机具有最优的性能,效率较原风机提高了1.05%,喘振裕度也有所改善。叶片振动特性的校核结果表明双凹槽叶顶下叶片各阶固有频率较原叶顶时均有所增加且避开了叶片通过频率,即采用双凹槽叶顶结构不会引发叶片共振。