轴流排汽缸气动性能数值研究与改型优化

为减小轴流排汽缸内部损失,提高排汽缸的气动性能,以杭州汽轮机股份有限公司新开发的轴流排汽缸为研究对象,考虑末级动叶出口径向速度不均匀性对排汽缸的影响,联合末两级整圈低压级组和排缸进行了数值计算。分析了轴流排汽缸内部流动特点,并根据流场对其进行了改型优化。计算结果表明,轴流排汽缸与低压级叶片之间存在相互作用,排汽缸后部出现两个旋流方向相反的涡,并随着气流向下游扩展;通过对轴流排汽缸结构改型,静压恢复系数提高了40.7%,总压损失系数减少了31.4%。通过优化通油管道的截面形状,使静压恢复系数提高了0.13%,总压损失系数减少了2.2%,改善了排汽缸内部流动,显著提高了轴流排汽缸的气动性能。     

级环境下斜流压气机叶片扩压器气动优化设计

以某斜流压气机的叶片扩压器为研究对象,采用人工神经网络和遗传算法相结合对其进行气动优化设计.优化后,斜流级总压比提高了3.85％,效率提高了2.07％.叶片扩压器静压恢复系数和总压恢复系数也分别大幅提高至0.7和0.95的水平.与原方案相比,扩压器叶片最大负荷点从10％弦长后移至25％弦长.扩压器叶栅通道靠近机匣区域的...     

多级泵导叶径向力的数值模拟

为了降低多级泵导叶所受径向力,提高多级泵运行时的稳定性,采用SST k-ω湍流模型对某多级离心泵末级导叶出口有压盖和无压盖两种情况分别进行全流道非稳态数值模拟,分析出口压盖对末级导叶非定常压力回收与总压损失、末级导叶叶片受力及作用在末级导叶上的径向力特性的影响。研究结果表明,数值模拟扬程预测结果与试验结果较吻合;由于动静干涉作用影响,末级导叶内总压损失、静压回收及作用在末级导叶上的径向力呈现周期性波动;当出口有压盖时,总压损失和静压回收波动明显减弱,末级导叶叶片合力矩较小,作用在末级导叶上的径向力和脉动幅值也减小,说明出口压盖可以减弱叶轮对导叶动静干涉的影响,改善作用在末级导叶上的径向力。     

斜流压气机扩压器流场的数值模拟

用数值模拟方法研究了某高压比斜流压气机级,并对最大效率工况点的扩压器内部流场进行了初步分析。结果表明,斜向扩压器的最大静压恢复系数为0.525,轴向扩压器为0.502;斜向扩压器叶片压力面附面层大面积分离,造成严重的气动损失,使得其总压恢复系数较低;轴向扩压器只在叶片吸力面出现部分附面层分离,总压恢复系数相对较高;经过一排斜向叶片扩压器和一排轴向叶片扩压器,气流流动方向与子午面的夹角总共扭转了大约50°,扭转角度过大因而附面层分离严重,是造成扩压器性能下降的主要原因。     

延长叶轮盘、盖尺寸对离心压缩机模型级性能影响研究（英文）

采用CFD方法分析了大流量系数离心压缩机模型级叶轮出口轮盘和机匣处径向延伸长度(旋转扩压器)的影响。在考虑间隙泄漏情况下,计算结果显示径向延伸长度与模型级能头系数和多变效率呈正相关,径向延伸长度越长,能头系数和多变效率越高。当径向延伸长度小于4.44%的叶轮出口半径时,随延伸长度的增加,能头系数与多变效率增速很快。当延伸长度大于4.44%的叶轮出口半径时,能头系数与多变效率增速变缓,扩压器人口均匀性提高,静子部件总压损失系数减小,级性能得到改善。当延伸长度超过5.56%叶轮出口半径且流量系数超过设计值0.1957时,静子部件的总压损失随流量系数的增大而减小。     

叶片扩压器在小流量离心压缩机中的应用研究

应用流动分析软件Fine/Turbo对叶片扩压器在压缩机基本级环境条件下进行了数值研究.在设计工况和变工况下获得叶片扩压器内部详细的流动规律,并对有叶片扩压器和无叶扩压器的级进行了性能比较.计算结果对于小流量离心压缩机的基本级采用叶片扩压器比采用无叶扩压器能获得更大的静压恢复系数,并提高了小流量压缩机基本级的气动性能.     

周向弯曲动叶级间非定常流动的数值研究

以具有不同弯曲参数的周向弯曲动叶和同一径向静叶的组合为研究对象,采用数值计算工具进行了非定常模拟,分析了级间总压的脉动以及脉动的衰减过程;发现周向弯曲有利于级间流动掺混,使流场更均匀。通过相关分析精确捕捉不同周向弯曲动叶尾迹形状、传播过程,揭示出叶片周向弯曲参数和级间旋流对尾迹传播的影响。     

切割无叶扩压器盖侧宽度对其内流场影响的试验研究

利用智能型热线风速仪，采用单直丝和单斜丝联合多方位旋转采样技术（1），在7种宽度下对离心压缩机无叶扩压器内部流场进行了测量。分别从时均速度、紊动能、气流角、静压恢复系数、总压损失系数等5个方面进行了分析，从而得出了对工程应用和试验研究有着重要指导意义的结论。     

压气机级内动静非定常干涉数值研究

采用非定常数值方法计算了某多级压气机的第七级原型和弯掠动叶级流场,分析了压气机级内动静叶的非定常干扰对静叶流动的影响及改型压气机的尾迹输运特性.数值研究结果表明:同原型相比,采用弯掠设计的动叶减弱了对于下游静叶的非定常干扰,有利于提高整级压气机的气动性能.     

某重型燃机透平典型动叶叶栅性能试验研究

对某重型燃机动叶在Ma1叶栅风洞试验台上进行了吹风试验,运用多孔测量方法,记录了动叶3个典型截面在不同攻角下的压力流速等参数。通过实验数据处理得到了型面静压系数、出口气流角、总压损失系数随攻角及叶高变化的规律,实验结果表明该动叶栅具有良好的气动性能,该动叶栅的气动特性达到当前国际先进水平。     

某重型燃机透平静叶变冲角性能实验研究

在亚音速叶栅风洞试验台上对某重型燃机静叶型进行了风洞试验,采用5孔测量方法,测量了静叶根、中、顶3个截面叶型在3个冲角下的流场气动参数。通过实验数据处理得到了型面静压系数、出口气流角、总压损失系数随冲角及叶高变化的规律,实验结果表明该静叶栅具有良好的气动性能和很强的负冲角适应性。     

透平叶栅自动气动优化设计方法

为提高叶栅的气动性能,提出基于能量法的叶栅自动设计参数化方法,结合自适应差分进化算法和Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS)方程求解技术,提出适用于透平叶栅气动优化设计的自动气动优化算法。以总压恢复系数最高为目标函数,在满足流量和出口气流角约束条件下,利用提出的气动优化算法对一小展弦比后加载叶栅进行了自动气动优化设计。优化后,叶栅的总压恢复系数提高了0.7%,叶栅的气动性能明显提高。优化结果表明该算法具有良好的优化性能和应用前景。     

大型火电机组轴流风机运行特性及内流特征的数值模拟

应用流体计算软件Fluent对某600MW大型火电机组配套的SAF两级动叶可调轴流引风机的内流特征及运行特性进行模拟分析。研究表明:正常状态下风机内静压沿轴向先增大后减小,动压仅在扩压器区及集流器区出现较大变化,动叶轮的升力作用主要转化为流体静压,全压的增加则主要来自静压的增大;风机动叶出口截面总压呈现高压区与低压区交替出现的周向对称性分布,但第二级动叶出口总压分布的对称性要比第一级的差;叶片压力面与吸力面间的静压差沿叶高方向逐渐增大,表明叶片中上部的做功能力较强;相同流量下随着动叶安装角的减小,叶片压力面与吸力面速度变化梯度减小,做功能力减弱,风机的全压升逐渐减小。     

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。     

多级离心压缩机无叶扩压器内气动性能的数值研究

对某多级离心压缩机的气动性能进行了整级CFD数值模拟,重点研究并比较了级间与级后无叶扩压器内的气动特点。计算方法基于Jameson格式,湍流模型选择Spalart-Allmaras模型。结果表明,在多级离心压缩机中,无叶扩压器的性能对整个机组的总体性能影响很大。级间与级后无叶扩压器内的能量损失都很高,但后者以摩擦损失为主,而前者由于受其下游弯道的影响,流动发生分离,因而其能量损失来源于摩擦与分离的共同作用。     

离心压缩机扩压器叶片不稳定脉动力及气动噪声预测

参照轴流压气机动叶尾迹衰减规律，利用流动损失系数代替叶栅阻力系数，给出了离心叶轮出口粘性尾迹速度亏缺值及其宽度的计算方法。基于薄机翼理论，每个叶片用一组连续分布涡来代替，把环形叶栅片模化成在圆周上连续分布涡组的等分排列，建立了在离心叶轮粘性尾迹作用下扩压器叶片上不稳定力计算式。在此基础上对离心压缩机气动噪声进行了理论计算。并与实测值进行了比较，二者吻合较好。     

600MW空冷汽轮机低压排汽缸气动优化设计

低压排汽缸的气动性能对整个汽轮机组热效率的影响至关重要.采用数值模拟方法,对600MW空冷汽轮机的排汽缸结构进行性能优化,使得排汽缸出口的静压恢复系数较原结构提高了9.2％、总压损失系数降低了5.3％.     

无叶扩压器内流场实验研究

利用热线风速仪，采用直丝与斜丝联合多位旋转采样技术，测量离心压缩机无对扩压器内流场。给出了在同一转速下三种流量工况的时均速度场测量结果，对三个速度分量、静压恢复系数、总压损失系数以及气流角的变化规律作了分析和讨论，得出一些对工程设计有指导的结论。     

离心压缩机级半开式叶轮采用无叶和串列扩压器的性能分析

使用CFD软件对某高能头半开式离心压缩机的级,在分别采用无叶扩压器和串列扩压器时进行了流动模拟和性能分析,给出了两种情况下的流场分布和性能比较。结果表明,在高能头系数的级中采用串列扩压器可以有效地改善叶轮出口流场,减少流动损失,提高压力恢复系数和级效率。     

多级离心压缩机中整体式静叶片设计的试验验证

在多级离心压缩机的中间级中，气体在弯道中的流动难以控制，导致流动分离，直接影响下游回流器内部流场和整级效率。针对这一问题，作者已经提出了一种贯穿扩压器、弯道和回流器通道的整体式静叶片结构形式，它能够对气流起到整体引导作用，减少气体在流道中的气动损失。本文为了验证研究成果的可靠性，搭建试验台，并组织试验测试。试验测试和数值模拟的结果都表明，安装整体式静叶片的模型机效率提高了4.5%，总压比提高2.8%。