叶片弯曲对微型轴流风扇气动性能影响的数值研究

将弯叶片技术运用于微型轴流风扇,并通过CFD数值模拟的手段研究了各种形式的弯叶片的气动特点.研究结果表明,微型风扇中弯叶片的作用主要体现在小流量工况:叶片适当地前弯能有效地抑制叶顶分离涡的形成,这有助于延缓"失速"的产生、降低能量损耗、扩大风扇的稳定工作范围;叶片后弯易加剧叶顶分离涡的强度,这直接恶化了微型风扇的气动性能.随着工况流量的增加,前弯叶片能在风压、效率基本不变的基础上,其叶顶附近气流的能量损耗均明显低于对应的直叶片与后弯叶片.因此,在微型风扇中采用前弯叶片是具有一定优势的.     

轴流通风机动叶前弯对扩大稳定工况的试验研究

对低速轴流风机中前弯宽叶片、前弯窄叶片和常规直叶片的变工况性能进行了实验研究,并详细测量了叶片进出口截面上特征参数沿叶高的分布。得出对动叶片前弯和增加弦长均可以在一定程度上提高风机的稳定工况运行范围的结论。在合理的稠度选择范围内,前弯叶片在旋转失速前最小流量点出口截面上总压损失系数减小;在进口截面上攻角沿径向分布趋于增大,扩大了稳定工作范围。     

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.     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法，对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较，通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率，得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性；在设计工况附近，机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大，而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

叶片断裂破坏与气动非定常脉动的关联分析

在离心压气机实际的工况运行中,流量通常在一个区间内变化,如果流量超出稳定工作范围,在叶轮流道中可能会引起旋转失速甚至喘振等非稳定性流动现象,极易引发叶片的疲劳断裂[1].本文基于某型压气机在实际运行中发生叶片叶顶断裂事故,利用CFD软件NUMECA进行数值计算分析,主要从气动方面分析其在各个流量下的流动情况.从非定常流动特征方面深入分析其破坏机理.结果表明在一定的流量下,流场中的压力脉动非常强烈,极有可能引发叶片的疲劳破坏.本研究为压缩机叶片的疲劳破坏机理力学分析提供了可靠的理论依据和坚实的数据基础.     

小型轴流通风机中叶片周向弯曲影响气动性能的数值模拟

以小型低压大流量通风机为模型,通过对其内部流场的三维数值模拟,说明了叶片不同周向弯曲对其气动性能的影响,分析了叶片弯曲带来这些影响的原因.结果表明:在小型低压大流量通风机的内部流动损失中,通流损失部分所占比例大于二次流损失部分,因此降低其通流损失是降低小型低压大流量通风机内部流动损失的一个有效办法;推荐在小型低压大流量通风机的设计中采用叶片的适度前弯,此时压头和效率与径向叶片差别不大,但有利于扩大叶轮的稳定性.     

变流量工况下小型离心压气机多目标优化设计

为提高离心压气机变流量工况下的性能,基于三维流场分析研究了离心压气机叶片几何参数对其变工况气动性能的影响规律;基于相关性分析建立了降阶的优化设 计变量空间,采用拉丁超立方试验设计、Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法进行了离心压气机叶轮变流量工况多目标优化。优化后,叶轮设计流量的压比提高6.43%,效率提高3.99%;小流量时压比提高5.62%,效率提高3.52%;内部流动损失减少,喘振流量减小2.7%,阻塞流量增加6.85%,稳定工作范围得到扩宽。     

跨音速离心压缩机叶轮分流叶片的数值研究

利用三维数值模拟的方法对一跨音速离心压缩机进行了气动设计优化分析,研究了变叶片数和分流叶片结构对叶轮以及级性能的影响.结果表明:在固定叶片数下,不同长度的分流叶片在小流量下性能差距不大,但是在大流量工况下,带有长分流叶片的叶轮性能迅速下降;不应该简单地选择长叶片的截短作为分流叶片,分流叶片的型线优化同样有必要,也应该引起足够的重视;对本文算例,通过对不同叶片数、不同分流叶片形式的研究,最终确定18~20为最佳叶片范围,其整体性能优于原设计.     

新型弯掠动叶风机性能实验

本文将一种新型动叶－轴流式弯掠动叶风机的气动性能、气动噪声和噪声频谱的测量结果与轴流式径向动叶风机进行了对比，结果表明：弯掠动叶风机能够扩大失速裕度（稳定工作范围）和降低气动噪声。本文还对实验结果进行了机理分析，并讨论了弯掠动叶风机对宽频噪声和离散噪声的影响。通过对比分析稳定工况的气动噪声计算方案，得到了适于计算弯掠动叶风机气动噪声的计算方法。     

一种可调叶片喷嘴结构设计与性能分析

通过跨音速喷嘴内流动机理的分析,针对某中低温地热能发电系统中透平膨胀机的运行条件,设计了与之匹配的叶片喷嘴,提出了一种新颖的叶片喷嘴调节结构形式.采用数值计算方法,研究叶片不同头部型线和不同喉部位置对喷嘴内流动及其性能的影响以适应调节机构的要求.研究结果表明:在满足工程设计要求的前提下,头部型线及喉部位置对叶片喷嘴气动性能的影响都比较小,改型后的直线圆弧型跨音速可调叶片喷嘴具有良好的变工况性能.     

弯曲叶片对跨音速轴流压气机性能影响的数值研究

采用具有不同控制参数的积叠线对Rotor37转子叶片进行周向弯曲造型设计,获得叶片的最佳弯高和弯角。采用数值计算方法研究了叶片弯曲对压气机性能及其内部流动结构的影响,结果表明:弯曲叶片具有良好的变工况性能,新设计的叶片能有效提高压气机的绝热效率和总压比。叶片周向弯曲引起端部低能流体向主流区的迁移,使得端壁和主流区流动状态发生改变,在端壁区流动损失下降,而在主流区流动损失有所增加,同时沿叶高方向上流体的质量流量被重新分配。     

正/反弯曲对高负荷压气机叶栅流场影响机理

弯曲叶片是改善压气机近端壁流动的有效技术手段之一。为探索叶片弯曲对高负荷压气机叶栅流场的影响机理,在初始高负荷直列叶栅的基础上,设计了不同正/反弯曲水平的叶栅,并采用数值模拟方法对系列叶栅进行研究。研究发现:叶片正弯曲形成了中间静压低、两端静压高的"C"形静压分布,可有效改善压气机叶栅近端壁流场,显著抑制角区分离,使得端壁区域扩压能力提高;正弯曲可增大叶展中部区域负荷,恶化叶中流场,增大流动分离;叶片反弯曲形成了中间静压高、两端静压低的反"C"形静压分布,可显著恶化近端壁区流场,角区分离区增大,端壁区域扩压能力降低,叶中流场有所改善。     

不同叶型双循环圆液力缓速器制动性能与流动特性对比分析#br#

为比较不同叶型双循环圆液力缓速器制动性能,开展了弯叶片与不同倾角直叶片液力缓速器的制动性能研究。对各叶型缓速器内流场进行三维数值模拟,获取了不同转速全充液工况下的制动力矩曲线,得到循环流道速度场、压力场、湍流动能分布状态以及空转工况下的空损功率曲线,并进行对比分析。分析结果表明,数值计算方法具有较高精度,弯叶片双循环圆液力缓速器有良好的制动性能,有利于保证缓速器叶片的强度与刚度,且空损较小。     

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。     

基于响应面法的弯叶片旋涡泵优化设计

为改进已有的弯叶片旋涡泵,利用workbench平台对原模型建立了优化设计模型。叶型的参数化建模基于5点控制的B样条曲线设计,由6个设计参数同时控制。首先进行了设计参数对旋涡泵的外特性参数功率、效率、扬程的相关性分析,结果表明叶片进口角和出口角对外特性影响较大;进一步以叶片进出口角为自变量,采用面心立方的中心复合设计法设计了9个试验点,拟合出的3个响应面均具有较高拟合度;通过设置约束条件和优化目标,在响应面上的100个样本点中选取了3个优化点,其中优化点1扬程提高最多,较原型扬程上升了45.80%,优化点3效率提高最多,效率提高了5.60%。     

小流量下周向弯曲叶片内流特性研究

以不同周向方向弯曲叶片的低压轴流通风机为研究对象,采用数值模拟方法,研究小流量下周向弯曲对叶片内流动特性的影响,并得出了结论。     

变壁厚涡轮冷却叶片参数化造型设计

提出了一种基于函数解析的变壁厚涡轮冷却叶片参数化设计方法。根据叶片外型线上定义的若干参数点,采用三次样条插值方法得到叶片壁面厚度分布函数,再通过计算得到冷却通道型线上离散数据点,在CAD平台下建立了变壁厚涡轮冷却叶片参数化模型。为实现涡轮冷却叶片的自动设计优化和多学科设计优化,获得更佳的叶片设计方案奠定了基础。     

烟气轮机动叶片的参数化建模及加工仿真

运用NURBS曲线拟合算法将节点插入算法应用到动叶片截面型线造型中,采用UG软件中的NURBS样条曲线构造器功能在多个截面上准确绘制出动叶片的截面曲线造型,并利用NURBS曲面造型模块生成烟气轮机动叶片的实体模型。对零件结构特点进行工艺分析,运用UG的加工模块进行加工仿真,生成刀具轨迹并进行试验加工,为后续烟气轮机动叶片的数控加工提供依据。     

三元点元素叶片展开

用数值分析理论对座标点给出的三元叶片，在选定截面上构成三次样条函数；以函数描述叶片曲面，插值求点。从而求出了三次样条函数Ｚｉ＝ｆ（ｘｉ），并指出这种三元点元素展开叶片的实用性。     

基于UG与MATLAB的风机叶片建模方法研究

通过UG实体建模绘制出风机叶片翼型的样条曲线,在曲线上拾取关键点并进行分析和处理,再利用MATLAB对点坐标进行图形变换,得到相应坐标。将数据导入UG,利用UG的样条曲线功能建立各截面的翼型曲线。最终通过扫掠截面线和所建立的引导线建立风机叶片的三维实体模型,为风机叶片的深层次研究打下基础。