尾缘弯折角对宽攻角范围涡轮叶片气动性能影响的数值研究

采用数值模拟方法研究了涡轮尾缘弯折角对宽攻角叶型气动性能的影响,对比研究了尾缘弯折角和攻角变化对涡轮叶型载荷、出口气流角和损失系数的影响。计算结果表明:当攻角小于7°时,涡轮叶栅损失系数随尾缘弯折角增大而减小;当攻角大于7°时,涡轮叶栅损失系数随尾缘弯折角增大而增大。当尾缘弯折角一定时,涡轮叶栅损失系数先减小后增大,攻角为-23.35°处损失系数最小。随着攻角增加,出口气流角减小,叶片载荷后移。在全攻角范围内,尾缘弯折角增大,涡轮叶栅出口气流角增大,叶片载荷后移。     

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。     

叶型超差对某两级涡轮气动特性影响

采用NUMECA商业软件对某两级涡轮叶型超差前后的叶栅进行了数值计算,分析对比了叶型超差前后的涡轮叶栅的气动特性,为涡轮叶片的设计及加工制造提供有意义的技术参考。     

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。     

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。     

平面涡轮叶栅内旋涡结构的试验研究

选择3种典型的平面涡轮叶栅,叶型折转角分别为68o、113o和160o,通过对其内部流场进行详细测量和流动分析,讨论叶型折转角对出口涡量分布、气流角分布以及流动损失的影响,并获得3种典型叶栅的旋涡模型。结果表明,在平面涡轮叶栅中存在着复杂的旋涡结构,而且对于不同的叶型折转角,旋涡模型也不同:随着叶型折转角的增加,流场中通道涡的强度不断增强,其位置也不断向叶片中部移动;受其影响,尾缘涡在整个流场中的地位则随着叶型折转角的增加而逐步降低。旋涡结构的变化会引起叶栅出口的气流角、密流和损失分布的明显差别,可以通过控制旋涡结构来重新组织流场。因此,认识叶栅内旋涡结构的基本特征可以为气动优化策略的选择提供依据。     

低雷诺数透平端部造型控制动叶根部二次流的研究

从抑制叶片前缘马蹄涡的生成和延缓通道涡冲击叶片吸力面而分离的设想出发,改造叶片根部端区25%叶高叶型,构造出具有叶片前缘壁角和均匀加载的新动叶。应用于某型低雷诺数透平动叶,经CFD分析确认透平级的通流和做功能力未受到影响,但是叶栅下端区(35%叶高)压损失下降7%。基于对叶栅内流动结构的认识,有意识地设计出符合流动控制机理的截面叶型,再经过合理的展向积叠形成三维叶片,是降低叶栅流动损失的有效的准三维设计方法。     

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。     

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。     

离心压气机叶片扩压器多点气动优化设计

在级环境下采用遗传算法和人工神经网络对高压比离心压气机叶片扩压器叶片几何型线进行了多点气动优化设计。根据优化前后的计算结果,对优化前后叶片扩压器内部的流动特征进行了对比分析。优化结果表明,采用多点优化设计可以有效提高离心压气机的气动性能。     

低稠度半高叶片扩压器的模型级性能研究

通过数值模拟的方法研究了低稠度半高叶片扩压器在大流量离心压缩机模型级中的应用,并比较了其与无叶扩压器对模型级气动性能影响的差异.研究结果表明:采用低稠度半高叶片扩压器的模型级基本消除了盖侧附近低总压高熵值的区域,气动性能有较大提高.     

单级跨音速离心压缩机叶片扩压器和不同蜗壳形式耦合的内部流动数值研究

对单级跨音速离心压缩机具有对称和非对称两种形式的圆形截面蜗壳的内部流动进行数值研究, 分析蜗壳内部流动以及蜗壳与扩压器相互作用所导致的流动现象和不同工况条件下蜗壳进口周向流动的不均匀性以及两种蜗壳布置形式下各部件的流动损失.计算结果表明:在设计流量下和大流量下,对称蜗壳的蜗舌附近叶片扩压器通道中出现了回流,发生位置都在叶片扩压器叶片凸面;偏心蜗壳仅在大流量时出现回流现象,蜗舌附近区域内部流动情况略好于对称蜗壳.在非设计流量下,静止部件内部损失均大于设计流量,其中在大流量下尤为明显:扩压器内部损失在静止部件总损失中均占到80%以上,蜗壳内部损失小于20%;小流量下叶片扩压器内部损失所占比例小于大流量工况.     

扩压器稠度对离心压缩机性能影响的数值分析

通过CFD手段,比较了几个不同稠度的叶片扩压器性能与内部流场损失分布,分析了稠度的变化对叶片扩压器喉部流动产生的影响,并对叶片扩压器通过减小叶片数和减小叶片弦长来改变稠度的两种不同方法进行分析,发现通过减小叶片数的方法能够获得较好的压缩机性能。     

Velocity distribution in blade-to-blade plane of a vaned radial diffuser

The flow behaviour in a vaned radial diffuser is governed by a number of non-linearly related parameters. These parameters allow theoretical solutions with some simplifying assumptions. In this paper potential flow solutions have been obtained to predict the velocity distribution in blade-to-blade plane. The singularity and finite difference methods have been used to solve the governing equations. The predicted results have been compared with experimentally obtained velocity profiles. The two results compare well in the middle of the diffuser channel.     

离心风机叶片扩压器内部流场的试验研究

利用激光多普勒测速仪(LDV)测量了离心风机叶片扩压器的内部流场。试验中，分别在大流量和小流量两个工况下对离心风机叶片扩压器的内部流场进行了详细的测量，由测量结果分析了叶片扩压器流道中前侧板侧、中间和后侧板侧三个回转面上气流速度的矢量分布和等值线分布，以及气流从扩压器的叶片凹面到凸面、从扩压器的进口到出口的流动特性。结果表明在扩压器喉部附近靠近扩压器凹面的局部区域，速度的方向会向叶片凸面发生较大角度的偏转；随着流量的增大，该区域将会向叶片扩压器的下游及流道宽度方向发展。     

低稠度叶片扩压器形状参数的分析

通过对一离心压缩机叶片扩压器内部流场进行三维粘性数值模拟,对比分析了小稠度扩压器的主要形状参数对气动性能的影响.结果表明对于小稠度扩压器设计可以找到稠度和叶型厚度的最佳值,使得压力恢复最大而损失水平较低,这对于工程设计具有指导价值.     

多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测

利用CFD软件Fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。     

射流对扩压器流场稳定性的影响

在设计工况下叶片扩压器有利于提高离心压缩机级效率和压比.然而叶片扩压器稳定运行工况范围狭窄,超出该工况范围叶片扩压器产生的冲击作用会降低离心压缩机性能.因此在某些化工过程中,离心压缩机在压缩过程中获得外部注入的射流.在扩压器叶片上开孔,合理利用射流,能优化叶片扩压器中流场结构,扩大其工况范围.     

离心叶轮机械有叶扩压器内部流动的PIV测量

以离心风机为研究对象,设计构建了用于内部流场激光测量的离心风机试验台,离心风机全部由透明度较高的材料制成。对PIV技术测量叶轮机械内部流动的应用进行了探索和实践,合理设置系统光路,优化筛选PIV示踪粒子和PIV双曝光时间间隔,最后采用PIV测量技术详细测量了某一运行工况下有叶扩压器的内部流场,给出了有叶扩压器不同轴向位置处流场的试验测量结果,并简要讨论了有叶扩压器的内部流动。