间隙对管道输油泵流动特性的影响

为优化某型号输油泵的结构,提高输油性能,研究了转子与泵体之间的径向间隙(以下简称:间隙)对泵流动特性的影响。采用ICEM软件对输油泵内流场进行建模与网格划分,应用计算流体动力学软件Fluent对输油泵在6种间隙及3种转速工况下的内流场进行数值模拟计算,得到了不同转速下出口流量和出口压力随间隙的变化曲线,对比分析了不同间隙下输油泵内流场的流动速度分布。研究结果表明:间隙为0.3 mm工况下,可获得较大的输出流量和出口压力,但出油口上部容易产生回流现象;间隙为0.4 mm工况下,可获得较大的输出流量,并且出油口流速呈现中心高、两侧依次减小的状态,然而,出口压力相对前者减小了32.01%(额定转速360 r/min工况下)。     

基于Fluent的喷油器柱塞间隙静态泄漏分析

针对某型高压共轨喷油器的控制柱塞偶件在工作压力为160 MPa工况下的静态泄漏问题,分析了其泄漏机理,利用Fluent软件对控制柱塞偶件间隙处的流场进行数值模拟,得到间隙流场压力变化情况以及出口端速度变化情况等结果。结果表明,间隙的燃油流动速度在径向中心处最大,泄压槽的结构设计能够减小间隙燃油流动速度,对泄漏量的减少起到一定作用。     

基于CFD的三螺杆泵螺杆轴向力计算

在SolidWorks软件中建立了三螺杆泵的流道模型,运用Fluent求解器对三螺杆泵腔室内的非定常流动进行数值模拟,得到了三螺杆泵进出口压差,螺杆与衬套间隙,对三螺杆泵螺杆轴向力的影响。计算结果表明:随着三螺杆泵进出口压差的增大,螺杆轴向力是线性增大的;随着螺杆与衬套间隙的增大,三螺杆泵的泄漏增大导致三螺杆泵螺杆轴向力减小;随着进出口压力差的不断增大,不同间隙条件下的三螺杆泵螺杆轴向力都是逐渐增大,但是不同间隙螺杆轴向力增大幅度不同,间隙越小,螺杆轴向力增大幅度越大。     

不同间隙大小轴流压气机转子叶尖泄漏非定常流动的DDES研究（英文）

叶尖泄漏流动对航空发动机的压气机性能有很大的影响,对其进行准确的数值模拟十分重要。延迟脱落涡模拟(DDES)方法在保证计算准确性的同时节省了计算资源。本文针对不同间隙大小和不同工况对大尺寸低速轴流压气机转子进行了DDES模拟。将时均结果与瞬时结果进行了比较,分析了不同叶尖尺寸下流动的非定常性。然后利用LUMLEY三角形分析了叶尖泄漏流动的雷诺应力各向异性。各向异性沿叶尖泄漏涡向下游发展方向变化。小间隙情况下各向异性较弱,这是由于小间隙情况下流动更加稳定。最后,利用快速傅里叶变换(FFT)分析了泄漏涡核心的速度脉动频谱,讨论了泄漏流动的非定常性。     

基于雷诺应力微分模型模拟轴流式水轮机轮缘间隙流动

基于平均N-S方程、采用雷诺应力微分模型、非结构化网格技术,对轴流转桨式水轮机转轮轮缘间隙的三维湍流流动进行数值模拟。重点分析了不同工况下轴流水轮机轮缘间隙内部、叶片表面和轮缘间隙泄漏流动的流速分布规律。结果表明,通过间隙的泄漏流动不是单一的流动型式,按泄漏流动的流动方向不同可划分为(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ)四个区域:Ⅰ区为叶片进水边靠头部的轮缘区,不同工况下,即可能出现在正面,也可能出现在背面;Ⅱ区为叶片轮缘中部间隙泄漏流动的流动方向改变的起始区;Ⅲ区为叶片轮缘部中间隙泄漏流动的流动方向转向背面;Ⅳ区为叶片出水边靠尾部的轮缘出口尾涡区。在此基础上,深入的研究了泄漏流动在不同区域产生、发展,泄漏涡与主流的相互作用所产生的二次流动的机理。揭示了轴流式水轮机轮缘缝隙内流动规律。计算结果与试验相吻合,说明了轴流转桨式水轮机发生翼型外缘涡流空化,转轮室产生空化真正原因。     

径向间隙对涡旋压缩机性能的影响

针对涡旋压缩机各压缩腔之间的泄漏问题,对不同径向间隙工况下的涡旋压缩机内部流场特性进行了研究。首先,建立了某型涡旋压缩机真实尺寸的流体域模型,分析了涡旋压缩机工作腔内流动应遵循的规律;然后,利用PumpLinx软件生成了涡旋压缩机流体域结构化网格,并对其不同径向间隙工况下的内部流场进行了数值模拟;最后,研究了径向间隙对涡旋压缩机压力、进出口的质量流量、动涡旋盘的轴功率等特性的瞬态和平均值影响规律。研究结果表明：涡旋压缩机中同一压缩腔的压力分布均匀,而温度分布不均匀,径向间隙越大,则温度不均匀性越明显;当径向间隙从0.02增大到0.08时,压缩机进出口平均质量流量减少,容积效率从92.7%下降到67.9%,而动涡旋盘的平均轴功率增加18.7%;因此,控制径向间隙对改善压缩机动涡旋盘受力不均匀性,提高压缩机的容积效率,减少其功耗具有重要意义。     

叶片进口边位置对双吸离心泵性能的影响分析

针对一种国内生产的双吸泵,利用CFD软件对其内部流场进行数值模拟,依据一元理论对叶轮的水力设计进行检查。在不改变原叶轮设计的基础上分别将叶片进口边三次后移构造出三种叶型A1、A2、A3。数值计算结果表明:在任意工况下叶轮A2的效率比A1、A3的效率都高,且在最优工况下叶轮A2的最高效率比原叶轮的效率高5.8%,高效区也明显变宽。研究表明,在推荐值1～1.3以外时,叶片间有效进出口面积的比值并非越小,泵的性能越好;叶片进口边的位置对泵的性能有很大的影响,适当改变进口边位置可以有效地改善叶轮进口的流动状态。     

涡轮增压器压气机流场仿真分析

以涡轮增压器离心压气机为研究对象,通过模拟不同工况下发动机工作时涡轮增压器的压气机实际流通特性,分析了压气机内部流场随转速和叶顶间隙的变化规律。在ICEM中建立结构化网格,针对不同转速和不同叶顶间隙采用SST双方程湍流模型,对离心压气机内部流场进行数值模拟。结果表明,随着转速的增加,气体的流动状态变差,低压区范围扩大,出现明显的漩涡,气体不能充分地流动发展;随着叶顶间隙尺寸的减小,流动损失减小,压气机做功能力增大。     

半开式离心叶轮与扩压器间流动模态提取与分析

考虑到半开式离心叶轮叶顶间隙流动对离心压缩机流动稳定性的影响,本文采用动态模式分解的方法对比了离心叶轮和无叶扩压器分别在设计工况和近失速工况下的流动结构及其频率信息。结果表明:叶轮出口附近的叶顶间隙流动对无叶扩压器中流动有显著影响,无叶扩压器中出现了和叶顶泄漏流流动相关的涡结构。随着流量的减小,叶顶间隙流动进一步影响无叶扩压器内部流动,涡结构频率变高,径向直径减小并向动静交界面移动,同时靠近盘侧的流场出现不稳定流动趋势。     

某型轴流涡轮喷嘴冲角特性研究

涡轮的流量特性和效率特性,对涡轮与柴油机的匹配有重要影响。文章中保持涡轮边界条件相同,改变轴流涡轮喷嘴的冲角,并采用三维数值模拟,对某型轴流涡轮喷嘴冲角特性进行了数值计算和流场分析。结果表明,发动机两个工况下,在-40°-50°冲角下,涡轮内气体流动稳定,流量收敛,在-40°-40°范围,涡轮流量值相差不到0.4%;两个工况下涡轮最高效率冲角约为-30°,增加或降低该冲角,涡轮效率逐渐下降,工况越低,效率变化越明显。     

齿顶间隙对双圆弧螺旋齿轮泵泄漏及空化特性的影响

为了研究在高速高压工况下双圆弧螺旋齿轮泵齿顶间隙对齿轮泵泄漏及空化特性的影响,建立了双圆弧螺旋齿轮泵最佳齿顶间隙数学模型,计算出最佳齿顶间隙。利用PumpLinx对考虑空化后不同齿顶间隙的齿轮泵内部流场进行数值模拟,结果表明:当齿顶间隙为0.02 mm,齿轮泵的流量脉动和压力脉动相对较小,流量输出品质好,与理论分析最佳齿顶间隙为0.0207 mm基本一致,验证了最佳齿顶间隙模型建立的正确性;齿顶间隙会影响齿轮泵内部流场的空化程度和泄漏量,齿轮泵内部的空化程度随着齿顶间隙的增大而减小,齿顶间隙处的泄漏会随齿顶间隙的增大而增大;齿轮泵齿顶间隙处的空化具有密封作用,可以减小齿顶间隙泄漏。研究结果对双圆弧螺旋齿轮泵结构优化及应用具有一定的参考价值。     

Tip clearance effect on through-flow and performance of a centrifugal compressor

Numerical simulations have been performed to investigate tip clearance effect on through-flow and performance of a centrifugal compressor which has the same configuration of impeller with six different tip clearances. Secondary flow and loss distribution have been surveyed to understand the flow mechanism due to the tip clearance. Tip leakage flow strongly interacts with mainstream flow and considerably changes the secondary flow and the loss distribution inside the impeller passage. A method has been described to quantitatively estimate the tip clearance effect on the performance drop and the efficiency drop. The tip clearance has caused specific work reduction and additional entropy generation. The former, which is called inviscid loss, is independent of any internal loss and the latter, which is called viscous loss, is dependent on every loss in the flow passage. Two components equally affected the performance drop as the tip clearances were small, while the efficiency drop was influenced by the viscous component alone. The additional entropy generation was modeled with all the kinetic energy of the tip leakage flow. Therefore, the present paper can provide how to quantitatively estimate the tip clearance effect on the performance and efficiency.     

叶顶间隙变化对轴流风扇性能影响的数值研究

运用三维粘性流动计算软件,对某含叶顶间隙的直叶片轴流风扇进行数值模拟。叶顶间隙按相对间隙进行取值,其大小分别为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,其它计算参数不变。通过对计算结果的对比分析,研究叶顶间隙变化对总体性能的影响。结果表明,叶顶间隙变化对轴流风扇性能有较大影响,随着叶顶间隙的增大,其效率、全压减小。     

叶顶间隙对轴流式叶轮机械性能及噪声的影响研究进展

在轴流式叶轮机械中转子与机壳之间存在一定的间隙,该间隙的大小对叶轮机械的全压、效率和噪声等均有很大影响。结合近年来在叶顶间隙领域开展的研究,详细综述了国内外在叶顶间隙对轴流式叶轮机械性能及噪声的影响等方面的研究进展,并对叶顶间隙在今后的发展方向进行了展望,为叶轮性能的优化提供参考。     

低压轴流风机叶顶间隙对叶尖涡及外部性能的影响研究

基于其一动叶可调的低压轴流风机叶轮,通过对其在不同叶顶间隙下的叶顶区域进行数值模拟分析。计算结果分析表明:该轴流风机在叶顶间隙较小时虽然会出现泄漏流动,但不一定会出现泄漏涡,随着叶顶间隙的增大,泄漏流动将变得不明显,取而代之的是泄漏涡,并且泄漏涡的强度和影响区域随着间隙的增大而增大;在相同流量下,通风机的全压随着叶顶间隙的增大而减小;随着流量的降低,叶顶间隙越大,越早进入非稳定状态。     

不同流量系数下叶顶间隙对离心压缩机模型级性能的影响

通过CFD技术,分析了不同流量系数下叶顶间隙对离心压缩机模型级性能的影响。结果表明,对于中、小流量系数模型级,叶顶间隙越大,其效率曲线下降越大,而对于大流量系数模型级,有一定的叶顶间隙可改善叶轮内流场,反而有利于离心压缩机效率性能。无论何种流量系数模型级,存在一定的叶顶间隙则可提升能头曲线。     

考虑间隙的压气机转子内部流动的数值模拟

采用时间推进法求解三维N-S方程，开发了一种用于计算考虑顶部间隙的压气机转子内部流场的三维粘性程序。对某压气机转子顶部间隙内的流动进行了详细的数值模拟，计算结果与试验结果吻合良好。通过分析可以发现，动叶顶部问隙的流动将引起叶片顶部气流的欠偏转，从而降低了转子附近相当大区域内的做功能力。同时，对于间隙内细微的流动结构也进行了较为深入的分析。     

对旋轴流风机叶顶间隙对其性能的影响

为了探究改变对旋轴流风机两级叶轮的叶顶间隙对其性能的影响，建立不同叶顶间隙下风机三维模型，利用Fluent进行数值模拟，并结合风机性能试验验证仿真的正确性。分析压升、效率、轴功率、湍流动能和叶顶泄漏涡随两级叶轮叶顶间隙的变化情况，结果表明：在相同流量下，压升、效率随间隙的增大而减小；与第一级叶轮相比，间隙对第二级叶轮的轴功率、湍流动能及泄漏涡影响更加显著；随间隙增大，叶顶泄漏涡的强度和影响区域越大。     

叶顶间隙形态对离心压缩机整级气动性能的影响

对某离心压缩机模型级6种不同的叶顶间隙形态的流场进行了数值模拟,分析了叶顶间隙形态对离心压缩机模型级整级气动性能的影响,详细分析了不同间隙形态内部的流动结构。研究结果表明:由于叶顶间隙的存在,在整个工况范围内级压比,多变效率,能量头相比无间隙时都有较大幅度下降,特别在大流量区下降更加明显,而且不同的间隙形态对级性能的影响也不同,与无间隙相比间隙1在设计工况点压比下降1.77%,多变效率下降0.65%,能量头下降3.08%,间隙4在设计工况点压比下降4.38%,多变效率下降2.41%,能量头下降7.08%,而间隙2,3,5,6的间隙值在间隙1和间隙4之间,其整级气动性能也介于间隙1和间隙4之间,其中间隙3和间隙5的整级气动性能要优于间隙2和间隙6。     

Numerical study on the effect of the tip clearance of a 100 HP axial fan on the aerodynamic performance and unsteady stall characteristics

In this study, a numerical analysis was conducted to investigate the effect of the tip clearance on the aerodynamic performance, internal flow characteristics, and stall region characteristics of an axial fan. Three-dimensional steady and unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) calculations were conducted with a shear stress transport (SST) turbulence model. Tip clearance ratios of 0, 0.01, and 0.02 were applied to the impeller. As the tip clearance ratio increased, the aerodynamic performance of the axial fan decreased at both the design and the off-design conditions. The correlation between the tip leakage vortex (TLV) and the flow angle of the velocity triangle was presented for the difference in the tip clearance and flow rate. As the flow rate increased, the differences in the aerodynamic performance induced by the tip clearance ratio decreased. As the tip clearance ratio increased, the size of the TLV increased and gradually moved in the circumferential direction to interfere with the main flow at the low flow rate. Meanwhile, the size of the TLV was similar and gradually moved in the axial direction even if the tip clearance ratio increased at the high flow rate. The pressure fluctuations were observed by the fast Fourier transformation (FFT) analysis to compare and analyze internal flow characteristics at the stall region and design point. The static pressure was converted to the appropriate magnitude. The locations of the highest magnitude were shown to be different at the stall region and the design point, respectively.