前缘涡振圆柱对翼型气动性能的影响

为推迟叶片表面流动分离,提升叶片气动性能,提出在叶片前缘附近设置具有涡激振动效应的钢丝。针对叶片前缘设置钢丝的问题,从二维问题开始,将弹性支承的微小圆柱安装在NACA0012翼型前缘正上方。采用ANSYS Fluent及其用户自定义函数接口对涡激振动问题进行数值模拟。侧重分析圆柱在共振状态下,不同圆柱直径和圆心到翼型前缘距离时的翼型气动性能。结果表明,在较大攻角下,合适的微小圆柱几何及位置参数可以推迟翼型的静态失速,提升翼型在一定攻角范围内的气动性能,但在来流攻角较小时,这类微小圆柱的流动控制效果是负面的。同时对比圆柱在共振与非共振状态下翼型的气动性能,发现共振圆柱可使翼型更快地脱离失速初期阶段升力系数的骤降,提升翼型的稳定性,但在其他攻角范围内,两者的升阻力系数差异不明显。相关研究成果可为翼型前缘布置微小圆柱这一流动控制方法的研究及应用提供指导。     

小型轴流通风机转子叶顶间隙流场烟雾显示研究

采用直观的烟雾显示技术成功地捕捉转子叶顶间隙泄漏流动图像。通过烟雾模拟上游叶片端壁尾迹,总结出不同转速下叶片对烟雾流的掠扫效应和间隙泄漏流动的规律,随着转子转速的提高,烟雾流扩散角减小,偏转角增大。     

前缘小叶片对高负荷扩压叶栅性能的影响

针对压气机叶栅角区流动易分离的特点,提出一种在叶栅前缘安装小叶片来抑制角区分离的新型流动控制方法。在利用叶栅试验数据确认数值模拟的可靠性后,对不同攻角下安装小叶片前后叶栅的流场特性进行了数值研究。结果表明:在-6°到9°攻角范围内小叶片改善了扩压叶栅的气动性能,使得总压损失减小,静压升增大。小叶片能使叶栅角区前缘分离点后移,角区分离线后的反流区面积减小,改善了角区流动;更多的流体汇聚到中间叶高,增强叶中部载荷,提高了叶栅的扩压能力。     

卧螺离心机螺旋输送器结构强度的参数化分析

为指导卧螺离心机螺旋输送器关键参数的确定与结构的优化,应用有限元分析软件ANSYS建立了螺旋输送器的参数化三维有限元模型,进行结构强度分析和转子模态分析,发现螺旋输送器为刚性转子,应力最大值出现在圆柱段叶片根部,径向最大位移出现在圆柱段螺旋叶片外缘.进一步分析了叶片厚度和半锥角等参数对转子结构强度和固有特性的影响,参数化分析结果表明,随螺旋叶片壁厚的减薄,应力强度和径向位移量均呈增大趋势,增大半锥角会造成总体应力强度值的提高.     

燃气涡轮机导片与转子叶片交互作用的非定常流场数值模拟

采用ICEM-CFD软件建构O-H网格系统,分别模拟二种不同的涡轮导片及转子叶片间隙在转动效应下流场结构.模拟的数据与实验值做比较后,发现在涡轮导片及转子叶片流场预测上,已能有效预测流场的边界层流、分离流的发展以及导角叶片与转子叶片间的多震波的流场现象,另外亦能针对涡轮叶片压力总损失及轮机效率加以分析,为涡轮机的改进设计和优化提供了理论依据.     

叶根前缘倒角对低压涡轮转子叶片强度的影响

针对某型航空发动机低压涡轮转子叶片在叶根前缘倒角处发生应力集中的问题,研究了叶根前缘倒角半径对低压涡轮转子叶片强度的影响。研究结果表明,随着叶根前缘倒角半径的增加,低压涡轮转子叶片根部前缘倒角处应力集中效应降低,可作为减少低压涡轮转子叶片疲劳破坏和断裂失效的措施。叶片表面气动力载荷、离心力载荷是导致低压涡轮转子叶片根部前缘倒角处应力集中的主要原因。其中,气动力载荷引起的应力占总等效应力的78%,离心力载荷引起的应力占总等效应力的22%,温度场载荷引起的应力可忽略。     

跨音速轴流压气机的非定常流动数值研究

以跨音速轴流压气机1.5级为研究对象,采用数值模拟方法研究了跨音级内部流动损失机理、转子通道中的尾迹、激波输运过程以及波系结构的演化。结果表明,激波向上游输运的过程中,受到进口导流叶片(IGV)的切割作用,使IGV的尾缘受到强烈的周期性交替应力。静子前缘周期性地切割转子尾迹,同时尾迹与主流的掺混对下游流场影响很大。     

密流比对压气机叶栅性能影响研究

对高压比跨音轴流压气机转子流动分析,论证了在10％～ 90％叶高范围内转子叶片采用二维设计方法是可行的.采用数值模拟方法,对超音、高亚音转子回转面叶栅进行全工况气动性能计算,研究密流比对于压气机叶栅气动性能的影响规律.结果 表明:密流比增加,超音叶栅总压比和效率均增大,结尾正激波前移,耐反压能力下降;高亚音转子叶栅气流转角增大,低损失气流角及范围增大.     

基于结构参数相关性的液力缓速器优化设计

以液力缓速器为研究对象, 通过计算流体动力学(CFD)数值模拟方法, 借助滑动网格技术对缓速器内部非稳态不可压缩流动进行数值计算。分析了不同叶片前倾角下缓速器内部流场的特性和制动转矩。在最优前倾角的基础上, 基于各结构参数之间的相关性, 分别研究了不同流道腔型、叶片数对液力缓速器性能的影响。当叶片倾角为40°, 截面形状为扁圆形, 转子外环叶片数为40, 内环叶片数为20, 定子叶片数为43时, 模型制动转矩最大, 制动效果最好。     

单级近失速工况全环非定常数值模拟研究

对低速轴流单级使用数值模拟的方法,研究靠近稳定边界处,压气机内详细的流场结构.对于不同叶高,随着叶片高度增加,叶片的压差越大,负荷越大.对转子前缘的压力数值探针结果进行傅里叶分析且表明,转子周向上出现了两种不同旋转周期的静压扰动,分析不同周向点的压力结果,呈现的扰动现象不同.由于叶尖间隙的存在,产生了叶尖泄漏涡,并且与...     

亚音速离心叶轮分流叶片前缘掠形性能分析

在保证叶轮其它参数不变的情况下,设计了7种不同分流叶片前缘掠角,分别为-15°、-10°、-5°、0°、5°、10°、15°,利用ANSYS CFX软件对其进行数值模拟,并对数值方法进行实验验证,来分析分流叶片前缘掠对亚音速离心压气机气动性能的影响;研究结果表明:相比不掠而言,分流叶片前缘后掠使效率、压比降低,失速裕度和稳定工作裕度增加,分流叶片前缘前掠使效率、压比增加,失速裕度和稳定工作裕度减小;后掠增大堵塞流量,加大其叶片上载荷,而前掠减小堵塞流量和其叶片上载荷,并随角度的改变而相应的发生改变。     

45°周向压力畸变对轴流压气机流动影响的试验研究

借助于某高速轴流压气机试验台,研究了45°周向总压畸变对轴流压气机转子绝对流动角的影响,初步探索了周向压力畸变引起的转子进口/出口绝对流动角变化的规律.结果表明,在45°周向总压畸变情况下,压气机转子的进口绝对流动角在周向受到影响的范围大约为90°(即畸变扰动区),转子出口的气流绝对流动角的畸变扰动区沿着周向大约为75°.气流绝对流动角在沿转动方向进入畸变扰动区时开始增加,在畸变网边缘达到正向最大值(与转动方向同为正);然后逐渐减小,在跨出畸变网的边缘得到负的最大值;随后又慢慢增加,跨出畸变扰动区.并且,随着换算质量流量的减少,转子进口绝对流动角变化不明显,而转子出口的绝对流动角则明显增加.     

采用吸力面仿鱼形叶片的多翼离心风机气动性能研究

为了更好地实现叶片表面的流动控制,提升多翼离心风机的气动性能.本文突破传统仿鱼形叶片型线设计的局限性,基于优化叶片中弧线和鱼体单侧轮廓线发展了一种吸力面仿鱼形叶片.首先采用Box-Behnken响应面实验设计方法对叶片的进口角、出口角、叶片数和轮径比进行参数化设计,通过二次回归拟合得到叶片参数与风量的函数关系及最优参数...     

非设计工况下叶片前缘气膜冷却作用的数值分析

基于冷气喷射模型的验证结果,对冲角分别为0°、15°和-15°三种条件下的叶片前缘3排孔气膜冷却特性进行了三维环形叶栅数值模拟。在吹风比等于1.0时,详细分析了叶片型面静压和气膜冷却效率的分布特征。分析结果表明,冲角的变化使叶片前缘滞止线位置发生偏移,且对叶片前缘静压差产生了很大的影响。相对冲角0°时的情况,当冲角为15°时,叶片吸力面冷却效果增强,压力面冷却效率值降低;当冲角为-15°时,吸力面侧冷却效果减弱,压力面侧冷却效率值升高。     

周向布局对串列转子气动性能的影响研究

串列叶栅是提高轴流压气机气动负荷的有效途径。在串列转子设计中,前后排转子的周向相对位置对其效率和失速裕度具有重要影响。研究发现当后排转子前缘靠近前排转子压力面时,串列转子效率和失速裕度均要优于其他周向布局形式。在设计工况,后排转子的势影响对前排转子吸力面流动有着重要影响,当后排转子前缘逐步靠近前排转子压力面时,可以改善前排转子吸力面尾缘区域的压力梯度,避免吸力面发生流动分离;在近失速工况,当后排转子前缘靠近前排转子压力面时,利用后排叶尖泄漏流与前排尾迹之间的流动掺混,可以有效减小后排通道中叶尖的气动堵塞,有效拓宽串列转子的失速裕度。     

二氧化碳摆动转子膨胀机的设计与受力研究

设计开发了二氧化碳摆动转子膨胀机,代替节流阀减小节流损失。研究给出了膨胀机摆动转子进行受力分析情况,对关键部件摆动转子进行了应力与变形的计算。结果发现膨胀机的摆杆两侧的摩擦力很大,将会导致此处的摩擦损失增大。与滚动活塞膨胀机相比,摆动转子膨胀机的总力矩更大,更有利于膨胀机的运行。计算结果表明,摆动转子膨胀机结构上有优势,承压能力很好,适于在高压差下工作。     

应用于跨临界CO_2压缩循环的双转子滚动活塞式膨胀机的研究

由于二氧化碳制冷系统的制冷效率与人工合成制冷剂相比处于劣势,故采用跨临界循环,并利用膨胀机回收膨胀功以减少膨胀过程的能量损失,达到提高整个循环效率的目的。针对目前膨胀机存在的诸多问题,设计应用于跨临界CO2压缩循环的新型双转子滚动活塞膨胀机。该膨胀机的一级气缸始终与进气管连通,二级气缸始终与排气管相通,随着转子的转动在两气缸之间形成膨胀空间,因此,不需要专门的进气控制装置。对膨胀机的运行过程进行理论分析和设计计算,得出主要结构参数,并进行受力和力矩计算。分析结果表明,在膨胀过程中,一级转子的总力矩始终为正值,膨胀将结束时两转子的总力矩变为负值。在角度θ2之前,二级转子的驱动力矩大于一级转子的驱动力矩,在角度θ2之后,一级转子的驱动力矩更大。     

基于参数对比的凸轮转子伺服马达优化设计

针对目前用于连续回转伺服驱动的液压马达品种类型不多的特点,对一种新型的凸轮转子叶片马达进行了研究,提出了基于参数对比的伺服马达优化设计方法。通过对过渡曲线压力角、马达排量公式、马达瞬时流量脉动率以及凸轮正压力的解析式推导及分析,得出了压力角与凸轮大小半径、马达排量与凸轮轴向长度、流量脉动率与叶片厚度以及凸轮正压力与叶片径向长度之间的关系。通过仿真时的参数对比,得到了马达最关键的两个零件即凸轮转子和叶片的优化参数。基于该优化参数设计的液压凸轮转子叶片马达被成功地应用到连续回转电液伺服系统中,并得到了良好的伺服精度,从而证明了马达参数优化设计的可行性和有效性。     

PTA装置向心膨胀机首级进气室设计及性能分析

本文对某一PTA装置向心膨胀机的首级进气室进行结构设计,并采用数值模拟方法对膨胀机首级进行全三维粘性流场分析,得到了内部各元件详细流动情况及主要气动参数。计算结果表明,该进气室结构设计合理,总压损失较小,膨胀机(首级)效率达到89.4%,满足设计要求。     

双螺杆膨胀机的流场湍流特性分析

双螺杆膨胀机长期处于高温高压工况条件下,其内部流场非常复杂。通过建立双螺杆膨胀机流场分析模型,采用基于ANSYS的计算流体力学软件对转子进行了高速运转的固液两相动力学分析,得到了双螺杆膨胀机流场湍流特性。分析结果表明:整个流场的速度相对平稳;螺杆转子结构参数的差异导致阴阳转子流道表面上的速度分布参差不齐;流体在啮合区容易产生涡流,影响膨胀机工作性能。