低压涡轮Spoon叶片设计技术平面叶栅数值研究

为探索低压涡轮Spoon叶片设计中叶型厚度和厚度径向分布对叶栅性能影响,以低压涡轮平面叶栅为研究对象,对不同叶型最大相对厚度和厚度径向分布情况下叶栅流场和性能开展了数值模拟研究,研究结果表明:Spoon叶片设计存在叶片性能与重量最优组合,最佳叶型最大相对厚度为0.2左右;叶片增厚径向范围应不小于二次流影响区域,综合考虑叶片性能与重量因素,10%以下叶高与端区最大厚度一致,然后线性变化到20%叶高的厚度分布变化规律最佳。     

1017mm末级叶片的设计

1 017 mm叶片是HTC为巴西卡迪奥塔火电厂设计的350MW汽轮机末级的专用叶片。文中主要从气动、强度振动性能介绍了1 017 mm末级长叶片的设计特点和工作性能,表明1 017 mm末级长叶片具有良好的气动性能和振动性能,是安全、高效、性能良好的末级长叶片。     

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。     

弦向掠叶片对动叶可调轴流风机性能影响模拟

叶片弦向弯掠技术是提升轴流风机气动性能的有效手段。针对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机,利用Ansys数值软件,对比叶片掠设计前后风机的性能曲线和内流特征,开展静力结构特性分析并进行了噪声预估,探究了前掠角度在不同动叶安装角下的影响。结果表明:设计安装角下,前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,减少泄漏损失,提升风机整体性能,在小流量侧和大流量侧效果更明显;设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%,但气动噪声有所增大;叶片掠向改型后虽变形增大,但仍满足材料强度要求;在变安装角下,前掠叶片风机性能均有所降低。设计安装角下所得最佳前掠角度适用于长期带基本负荷的轴流风机。     

用可控涡理论设计后向离心通风机叶轮的试验研究

论述了可控涡设计后向离心通风机叶轮叶片型线的基本原理。根据设计要求确定了模型叶并对其风机气动性能测试。试验结果表明，通过合理确定气体涡分布规律来设计叶片型线是设计叶的有效方法之一。     

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。     

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.     

液力变矩器叶栅系统的三维建模

液力变矩器要求具有良好的动力性和经济性,叶栅系统的设计是液力变矩器设计的关键,直接影响液力变矩器的性能。探讨了液力变矩器叶片三维建模方法,提出了建模方法的基本设计流程。以投影于多圆柱面的等角射影原理为基础,建立了液力变矩器叶栅系统的数学模型。通过求解流线上各分点的坐标,确定叶片在剖分面上的形状,利用直纹面将其连接,从而直接生成叶片形状。这种模型为液力变矩器叶栅系统的设计制造提供了方便,可用于三维流场的数值分析和叶片的快速成型。     

高效高负荷高通流能力轴流风机气动设计参数选择与三维叶片技术

为探讨高效高负荷高通流能力风机的关键气动设计技术及其内部流动机理,本文完成了一台压比为1.20,载荷系数为0.83的轴流风机设计。详细研究了流量系数、反力度等设计参数的影响规律,并给出了相应的选取原则;分析了叶片负荷调整、叶片弯曲、叶片端弯对叶栅内流动、级匹配、级性能的影响,给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则;此外,本文还开发了S1流面协同优化方法,有效地降低了静叶损失,提高了风机裕度。     

水平轴风力机叶片气动性能计算及影响因素分析

叶片作为风电机组的关键部件之一,其设计和可靠性直接关系到风力发电机组的安全运行,而气动性能的好坏将会直接影响到叶片外形设计及机组效率。因此,对叶片进行气动性能计算和数值模拟成为必要。根据动量叶素理论建立风力机叶片气动计算模型,考虑到叶尖损失,叶根损失,叶片宽度和厚度等因素的影响对该模型进行修正。用MATLAB语言编制计算程序,针对某一具体翼型数据进行了气动性能的计算,分析了风轮实度、安装角、锥角以及偏航等因素对叶片气动性能的影响。     

叶片参数化设计方法与建模过程研究

本文分析构成叶片的结构特征,总结各特征的建模过程与特点。设定叶片设计坐标系,用15个形状参数描述截面形状,将参数按工作性能、结构强度和辅助功能分成3组,提出截面形状设计参数化设计方法,然后将截面曲线分成5段,每段曲线可以按照约束规则补充控制点以提高灵活性。该设计方式控制截面形状灵活,结果可靠;在叶背、叶盆处提出G2连续的前缘、后缘曲线拼接方法,以及积叠线方式生成叶片曲面模型。最后结合实际算例,利用NX平台交互构造出三维叶片。本文提出的叶片截面参数化灵活的设计方法为提高叶片性能提供空间。     

核主泵叶轮与导叶叶片数匹配规律的数值优化

为了阐明核主泵叶轮和导叶叶片数匹配特性对水力性能的影响。以缩比系数为0.5的模型泵为研究对象,基于核主泵几何参数,建立叶轮叶片数Z1和导叶叶片数Z2的多种匹配方案,通过数值方法预测多种匹配方案下核主泵设计工况下的水力性能。结果分析表明:只改变叶轮叶片数时,随着叶轮叶片数的增加,叶轮与泵扬程的增加趋势逐渐变缓;只改变导叶叶片数时,导叶叶片数的选取对核主泵效率影响的最大差值为8.48%。导叶和压水室内漩涡区和水力损失主要集中在以泵出口为起点沿叶轮旋转方向的半球形区域,且环形压水室的水力损失在总损失中所占比重最小为36.4%,表明环形压水室是核主泵水力损失最大的过流部件。根据多种叶片数匹配方案的结果分析,表明设计工况下核主泵叶轮与导叶叶片数的最佳匹配值为(Z_1=4,Z_2=9)、(Z_1=5,Z_2=12)、(Z_1=6,Z_2=11)和(Z_1=3,Z_2=7),即导叶叶片数在叶轮叶片数的2倍附近且两者互质时,泵的水力性能达到最佳值。研究结果为核主泵叶轮和导叶叶片数的选取提供了理论依据。     

多工况离心压气机叶轮设计

以某一设计工况点设计的压气机,为提高压气机在其他转速下的性能,分别分析了叶轮叶片入口直径、入口叶根角以及入口叶尖角对离心压气机性能的影响。优化的压气机与原设计模型相比,在低转速下效率增加了1.3%,压比提高了5.3%,且流通范围扩大,提高了压气机在低速工况下的工作性能。     

基于CFX正交试验的深井离心泵导叶的优化设计

为提高深井离心泵的水力性能,针对100QJ16型深井泵,按照L9(34)正交表,选取空间导叶的进口冲角、包角、叶片出口安放角和叶片数等4个因素,每个因素取3个水平,设计出9个导叶模型,并分别与同一个叶轮装配。基于CFX软件,对两级模型泵进行了全流场数值模拟,获得9组方案在额定工况下的扬程和效率。采用极差分析法分析了各几何参数对扬程和效率的影响规律以及影响空间导叶性能的主要因素和次要因素。空间导叶进口冲角和叶片包角对两级泵的扬程和效率的影响较大。将优化方案进行了样机试验,其效率达到了设计要求。     

新型轴流导叶可调液力变矩器设计与分析

采用“两圆弧+直线”的设计方法设计了有效直径370 mm的新型轴流导叶可调液力变矩器循环圆;运用等倾角射影法设计了新型轴流导叶可调液力变矩器各叶轮叶片的叶形,并给出了其总体结构。为了实现导轮叶片的转动,设计了导叶调节机构和导轮内外环结构,阐述了实现导轮叶片转动的过程,并定义了导叶开度的变化范围。运用CFD方法对所设计的新型轴流导叶可调液力变矩器进行数值模拟计算,获得了其原始特性,并对其特性进行了分析。由分析可知,通过调节导叶开度的变化能够实现轴流导叶可调液力变矩器能容的连续可控。由于其连续可控的能容特性,在与发动机共同工作时能够实现动态匹配,进而提高整机性能。     

轴流风扇两种扭叶片设计方法及其气动性能的比较

"等密流型"与"变密流型"设计方法是轴流风扇扭叶片气动设计中的两种典型的方法,本文对这两种气动设计方法进行了深入的探讨,并以某型轴流风扇为例,分别采用这两种方法对其进行了扭叶片改型设计,详细比较了按这两种扭叶片设计方法所获得的扭叶片的几何特征。在此基础上,利用CFD技术数值研究了这两种扭叶片的气动性能在设计工况与变工况的差异,以此对这两种方法的设计效果作出评价。研究结果表明:"变密流型"扭叶片的气动性能受变环量指数影响较大,较大的变环量指数能明显地提高"变密流型"扭叶片的气动性能,而"等密流型"扭叶片的气动性能受变环量指数的影响较小;"变密流型"扭叶片具有较大的径向压力梯度,易于诱发径向串流而引起额外的二次流损失,这直接造成其静压效率明显低于相应的"等密流型"扭叶片;按"等密流型"方法设计的扭叶片,其叶道根部具有较小的扩压度,这使其在小流量工况下叶根部抗失速能力明显高于对应的"变密流型"扭叶片。     

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。     

双列叶栅风机设计与试验结果分析

本文应用叶片机械绕流控制的气动理论,阐述了双列叶栅的基本工作原理与设计方法,介绍了首次研制的GKJ双列叶栅风机的综合性能试验曲线。试验结果表明,在运行工况范围内,双列叶栅风机的效率、压力都比原始单列叶栅风机高,工况范围也进一步扩大。这证实了采用双列叶栅这种特殊形式的叶片,能够促进工作轮内部气流结构的重新组织,达到绕流控制的预定目标。     

叶片顶切对大型轴流风机性能的影响

对等环量设计的动叶可调大型轴流风机的叶片进行顶切,通过整机三维流场分析,得到了不同轮毂比和不同动叶安装角度的风机性能曲线.通过采用两种流量系数表示方法,对切割后的风机性能进行了对比分析,发现当轮毂比从0.56变化为0.6和0.65时,即切割量小于叶片长度30％时,风机的无因次性能曲线基本没有变化;当轮毂比切割为0.7时,风机性能明显恶化,通过叶片切割来改变风机流量的方法不再适用.     

稠度对跨音速叶片扩压器流场影响的数值研究

以某跨音速离心叶轮为匹配对象,设计了6种不同稠度的叶片式径向扩压器,采用数值模拟手段研究了稠度对离心压气机级性能和跨音速扩压器内部气流流动影响机理。结果表明:随着稠度降低,级性能整体呈现出先上升后下降的趋势,存在最佳性能点。设计工况的流场分析显示,增大稠度有利于减小低稠度叶片扩压器的通道扩张角,改善分离情况;较低稠度时继续减小稠度则可推迟叶盆处气流分离,同时叶背易分离,并且减小稠度有利于减弱半无叶区和有叶扩压段内的二次流旋涡。然而,稠度减小会引起扩压器叶片尾部稠度过小,导致叶背尾部气流分离,引起扩压器进出口稠度不匹配的问题。