跨声速风扇叶片的反扭设计研究

发展适合于叶轮机械风扇叶片反扭设计的流固耦合计算方法,综合考虑气动力和离心力对叶片变形的影响;以设计叶型为目标,预测冷态加工叶型并进行叶片的变形分析,比较变形后叶型和设计叶片的偏差并修正冷态叶型直到迭代收敛.在叶片变形分析中考虑了气动力随叶型变化的非线性作用,在每一时间步同步求解流体运动方程和叶片变形的控制方程并交换边界信息;流体域求解了时间精确的非定常雷诺平均Navier-Stokes方程,以得到每一步由于叶片变形而引起的流场变化;叶片变形则由积分叶片表面受到的气动力并求解结构动动力学方程得到;流体域和固体域的信息交换采用了一种使用投影-形函数插值的新方法.采用该方法对NASA ROTOR67风扇叶片进行反扭设计,得到冷态制造叶型和叶片扭转角随叶高的变化规律.     

离心叶轮叶型参数化设计研究

基于最大流量设计原则,建立离心叶轮的基本结构与气动参数;采用子午型线设计、叶片中弧线设计和叶片厚度设计方法获得叶轮叶型的三维参数。以Eckardt计,并采用数值计算方法对新叶轮进行三维模拟,通过与原叶轮的性能对比验证了本文参数化设计的有效性。     

不同叶片包角的离心泵试验与数值模拟

在离心泵叶轮的基本外尺寸(叶轮内外半径、叶轮进出口宽度、叶片进出口安放角及叶片数)和设计转速相同的情况下,采用三次曲线对叶片进行造型。设计叶片包角分别为59°、75°和91°的三副离心叶轮C1、C2、C3,其中叶轮C1与传统的单圆弧叶型非常接近。三副叶轮的同台试验结果显示,叶轮C2的最高效率比叶轮C1、C3的效率高1.28%、1.43%。采用数值模拟得到设计工况下三副叶轮内的相对速度场和各流道内的载荷分布,C1叶轮内有明显的回流区,且各流道内的载荷存在较大差异。研究表明：在叶轮外尺寸相同的情况下对叶片造型设计时,存在最佳的叶片包角,单圆弧叶型不是最佳叶型。     

单叶轮轴流通风机的叶片扭曲规律研究及薄叶型设计

针对单叶轮轴流式通风机的特点,推导出全压沿着叶轮半径分布规律与环量指数取值之间的关系式,并讨论了叶片扭曲规律、叶片弦长沿半径方向的变化趋势.明确指出设计应采用变环量设计方法,并给出了环量指数的适合取值范围.还研究了薄叶型的单圆弧设计方法.应用这种叶型设计方法和扭曲规律设计了通风机的叶片,通过数值模拟和试验测试结果表明,采用这种扭曲规律和薄叶型设计方法是合理的.     

ZWX系列轴流泵水力设计与流动模拟

本文介绍一则用升力法对ZWX系列轴流泵的叶轮叶片进行设计的例子,应用Fluent软件进行流动模拟。根据流动模拟的结果对叶轮叶片表面及轮毂、轮缘处的叶型设计进行了修正,使其速度-压力分布比较理想,有利于改进轴流泵的效率。     

Bezier曲线在水泵叶轮CAD中的应用方法

提出了采用Bezier曲线解决水洋叶轮水力模型轴面投影流及叶片绘型的方格网流线的动态调度方法，详尽地分析了在叶轮CAD中应用Bezier曲线的具体思路与方法，实际生产应用表明，这是一种使用方便的人机交互式的动态优化方法，具有较高实用价值。     

应用Bladegen的离心叶轮三维建模新方法

由于离心叶轮外形的复杂性,用传统的三维造型软件直接建模步骤非常繁琐,处理数量庞大的坐标点更是费时费力。通过对叶轮造型方法进行研究,提出了一种基于Bladegen的离心叶轮造型方法,避免了数据调入和数据处理的繁琐,根据计算得到的几何尺寸运用Bladegen生成叶片型线,再将生成的叶型数据文件导入Pro/E进行实体造型。将Bladegen运用到叶轮造型中可以快速生成满足相关条件的叶轮,同时以数据文件作为两个软件之间的桥梁方便了模型的修改,缩短了叶轮设计周期,节约了成本。     

副叶轮的试验研究与分析

本文分析了副叶轮背面及叶型对机械密封性能的影向,阐述了副叶轮的最大密封能力和冷却方法。     

离心泵叶轮CAD系统中流道几何模型的构造

提出了一种离心泵叶轮的计算机辅助设计方法,给出了保证叶轮流道光顺的几何模型;在按过水断面面积变化规律设计叶轮流道时,对轴面流道和叶片同时进行设计,使得最终设计出的叶轮轴面流道和叶片所确定的叶轮流道的过水断面面积分布情况精确地符合设计目标。本文为提高离心泵叶轮的设计质量及效率提供了一个新的方法。     

压缩机叶轮的逆向造型及流场数值模拟

介绍了叶轮的逆向造型和内部流场的数值模拟,应用逆向造型技术对整体压缩机叶轮实现快速三维建模,再对其进行内部流场数值模拟,研究分析叶轮叶片表面的流场、压力分布及湍流等重要的流动现象,以分析检验该叶轮的动力性能,为叶轮的动力性能检测提供了又一种快捷的方法,也为探索压缩机叶型优化设计和进一步改进提供了有价值的物理信息.     

两个高比转速离心压气机模型级的设计分析

介绍了国外两种先进的高比转速单级离心压气机的基本参数及性能参数，分析了比转速的影响，选定了国产100kw燃气轮机拟设计的离心压气机的模化点，并进行了计算与对比，分析了其设计特点，为进一步对100kw燃机压气机的设计提供了初步的数据指导。     

Analysis and measurement of the impact of diffuser width on rotating stall in centrifugal compressors

In compression systems, instability has long been an important issue. However, compared to axial machines, relatively little work has been done on the stability of centrifugal machines. Especially, many analytical models of stabilities have been developed to predict and control rotating stall, using compressor characteristic. However, stability models for centrifugal compressors are not scarce. Much research on compressor stability has focused on stalling flow coefficient and rotating stall phenomenon at the stalling flow coefficient. Given this situation, this paper presents a stability analysis of centrifugal compressors to predict rotating stall inception as well as the speed and number of cells. This analysis involves the use of compressor geometries, a steady compressor characteristic, and threedimensional flow analysis in the diffuser. The flow field perturbations at the axial inlet duct, impeller, and radial exit duct are determined via an eigenvalue analysis. The predictions are validated against experimental results from compressors with three different diffuser widths. The model accurately predicts the rotating stall inception flow coefficient. As the compressor characteristic becomes less steep with increasing diffuser width, the stalling flow coefficient increases. Also, experiment validates the model prediction that, depending on the dominant mode of flow perturbation, the number of rotating stall cells can be changed from three to two cells in the tested configurations. Furthermore, the cell speed increases as the flow coefficient decreases for a given number of stall cells. However, when the stall cell number is reduced, the cell speed decreases.     

新型轴流压缩机的开发研究

综合分析了国内外几种典型的轴流压缩机的特点，初步研究了轴流级＋斜流级＋离心级复合式压缩机的设计。这种新型压缩机拓宽了轴流压缩机的应用范围，机体尺寸缩小，耗功减少，产品制造成本降低。     

基于MDO方法的离心式压气机设计系统

针对离心式压气机设计中存在流-热-固耦合的问题,文中进行离心式压气机的多学科设计优化研究,基于多学科可行方法,建立离心式压气机的多学科设计优化系统.利用非均匀有理B样条曲线和五次多项式,分别构建径流式叶片型线和扩压器叶片型线,通过特征造型技术,建立离心式压气机参数化模型.采用线性插值方法和网格重生成方法,完成对温度、气压和变形耦合信息传递.在压气机参数化建模和多学科耦合分析的基础上,以总压比、等熵效率和流量为优化目标,对某离心式压气机进行设计优化,实现其综合性能的改善.所建多学科设计优化系统可以推广到其他多场耦合系统的设计.     

基于气弹耦合特征的风力机叶片优化设计

为提高风力机叶片气动结构性能,基于风力机风轮空气动力学及叶片结构动力学原理,选取叶片所处位置及扭转变形为自由度,在研究叶片摆振、摆振方向各阶振动模态的基础上,提出风力机叶片气动弹性耦合振动变形计算模型。基于风力机整机部件构成及输出功率特征,提出风力机叶片优化设计模型,对某5 MW风力机叶片的进行形状优化设计,通过对比分析优化叶片和原始叶片的输出功率及气弹载荷特性,验证优化叶片气动及结构性能的优越性。     

离心空压机气封轴向间隙的探讨

指出了离心空压机气封轴向间隙存在的问题及造成的危害。根据实例分析了轴向间隙的影响因素，提出了解决轴向间隙不合理的方法。     

Experimental investigations on impaction pin nozzles for inlet fogging system

Increasing power demands have necessitated the development of energy efficient systems in the industrial sector. At present, about 10% of the overall electric power used by large industrial plants is consumed by high-capacity compressors supplying compressed air. Likewise, in a gas turbine power plant, nearly half the generated power is used for driving the compressor. The work of compression is proportional to inlet air temperature, and cooling the inlet air can save considerable amount of power in large turbo machines during hot summer months. Inlet fogging is a popular means of inlet air cooling, and fog nozzles are the most critical components in an inlet fogging installation. Majority of these installations employ impaction pin nozzles. In the present work, experiments are conducted over a wide range of operating parameters in variable length wind tunnels of different cross sections in order to investigate the performance of impaction pin nozzle in inlet fogging. Flow visualization and measurements are carried out to analyze the fog behavior and identify suitable nozzle locations in typical air ducts. The results show that impaction pin nozzles are suitable for inlet fogging applications.     

活塞压缩机CAD设计系统研究

分析了活塞式压缩机CAD系统,结合当前活塞式压缩机CAD系统多为零件2D模型参数化设计的特点,运用Solidworks软件实现了零件3D模型参数化设计,完善了当前活塞压缩机CAD设计系统.     

小型风力发电机叶片设计与制造的研究

叶片是风力发电机(简称风机)的关键部件,为了制造出优良的小型风机叶片,对小型风机叶片的设计、材料的选择以及模具制造进行了研究。根据当地风能资源的情况,风机的设计功率为300W。首先设计出风轮的基本尺寸,选择NACA4412翼型,经过计算和分析,确定叶片剖面翼型和具体尺寸;其次根据风机叶片的受力情况及其他要求,选择玻璃纤维增强复合材料制作叶片;然后运用CAD和CAM技术,设计了一套小型风机玻璃钢复合材料的叶片并制作了模具。为风机玻璃钢叶片进一步实现规模化生产奠定了良好的基础。