周向槽和阶梯槽在提高轴流压气机稳定工作裕度中的综合利用

在验证了计算模型的可靠性后,针对西北工业大学某轴流压气机转子的失速类型,进行了周向槽机匣、阶梯槽机匣,以及两者组合结构的扩稳效果的数值模拟.结果表明,周向槽结构在叶片通道前端可起到对叶顶泄漏涡的控制作用,而在叶片通道尾端效果不大.阶梯槽结构在叶片通道后端则能利用流向压差起到扩稳作用.采用叶片通道前部为周向槽,尾部为阶梯槽的组合机匣结构能在效率损失较小的情况下,对类似的压气机起到较理想的扩稳效果.     

跨音级轴流压气机转子轮毂非轴对称造型研究

关于优化提高压气机效能问题,由于压气机通道的二次流流动会造成流动损失,引起效率下降.为了解决上述问题,通过改变轮毂端壁结构,可以控制二次流流动,以提高压气机效率.采用人工神经网络及遗传算法的叶轮机械三维优化建模方法,使在最高效率工况下可以保持流量不变,压比不低于优化前.对压气机转子轮毂结构进行了优化,得到新型非轴对称端壁结构,并进行仿真.结果表明,降低了转子通道内的相对总压损失,抑制了下游静叶角区分离,可使压气机提高效率,并能有效控制端壁附近的流动损失,提高压气机效率.     

轴流压气机前置扰流器结构参数的实验研究

实验研究了不同几何配置的前置扰流器对单级轴流压气机转子性能的影响，特别是各主要结构参数对压气机稳定工作裕度及效率的影响；分析了空气分流器式前置扰流器扩大轴流压气机稳定工作范围的机理。结果表明空气分流器式前置扰流器可以有效地扩大压气机的稳定工作范围，在几何参数优化配置的条件下，流量裕度改进30％以上，综合裕度改进50％以上，而峰值效率可基本维持不变。     

压气机叶片扭曲规律的多目标三维气动优化

为了提高轴流压气机的等熵效率和总压比,采用基于人工神经网络及遗传算法的叶轮机械叶片三维优化设计方法,开发了一种高性能的动叶片。优化目标是在流量不减小的情况下,尽可能的提高转子叶片的总压比和等熵效率。优化仿真结果显示,优化后所获得的扭曲叶片可以有效地改善叶根处的流动分离,流动分离区明显后移,损失显著降低,在整个工作范围,等熵效率提高了1.27%-7.08%,流量和总压比也都得到了大幅度的提高。结果表明,对亚音叶片进行扭曲规律优化效果很明显,优化方法是获得高性能转子叶片的有效途径。     

离心泵叶轮轴面流道设计

因为Bezier曲线的性质,用五点四次Bezier曲线来构造叶轮轴面流道中线.确定流道中线后,给定过流断面面积变化规律,根据中线位置推导前后盖板型线,并将其作为流道的两条流线.得到初步的轴面流道后,通过校核过流断面面积来进行修正,直到得到满意的结果.假设液体在同一过流断面上轴面速度相等,对轴面流道进行分割,确定分流线的位置.计算机编程计算表明,方法易于控制和修改轴面流道形状,具有比较高的实用价值.     

双级跨音风扇轴向缝处理机匣结构优化的数值研究

文章以1台高负荷、高转速的双级跨音轴流风扇为对象,基于对原型风扇失稳机理及原始处理机匣扩稳机理的认识,设计了3种新的处理机匣,在其上进行轴向缝处理机匣结构优化的数值研究。数值计算结果表明,跨音工况下新设计的3种处理机匣对风扇的裕度均没有改进,这与原始处理机匣的实验和计算结果是一致的,而新设计的机匣结构2和结构3在亚音工况下均比原始处理机匣获得更大的裕度改进量。通过对亚音工况下风扇内部流场进行了详细分析,探索了新设计的第2、第3种处理机匣结构获得更大扩稳能力的流动机理。流场分析表明,机匣结构2处理面积的增加提高了轴向缝抽吸或吹除叶顶低能气团的能力,使叶顶通道的流通能力提高。较之于结构2,前置的处理机匣结构3更好地利用了叶顶通道的压差,因而其扩稳能力进一步提高并获得了一定程度的性能改进。     

进口总压畸变对亚声速轴流压气机流场影响数值研究

文章采用全三维定常、非定常数值模拟,计算3种不同周向总压畸变:1×120°、2×60°以反5×24°周向总压畸变对某亚声速轴流压气机总性能影响,并详细分析了总压畸变对压气机内部转子流场的影响.数值模拟结果揭示了;周向总压畸变对该压气机转子总性能影响不大,而对它的失速裕度影响较大;1×120°周向总压畸变,失速裕度损失最大,约有7%的裕度损失.2×60°以及5×24°周向总压畸变,裕度损失分别为3%和1.5%;畸变区与非畸变区边界上有明显的周向流动,且流动方向为从非畸变区指向畸变区内,当叶片进入畸变区时,叶片载荷减小,当离开畸变区时,叶片载荷增大;进口周向总压畸变使得堵塞流量减小,同时引起出口总温总压畸变.     

亚声速压气机转子失速先兆诱发机制的非定常机理分析

针对某亚声速轴流压气机转子,采用多通道全三维数值模拟方法对其预失速性能(即失速起始过程)进行了时间精确的数值模拟.对计算结果进行分析表明,环面高压斑的传播速度及其影响范围与已有的试验测量结果取得了很好的一致性,因此数值模拟合理地揭示出了突尖波产生的流体动力学机制.叶尖分离涡的形成及其在不同通道的传播是流动失稳过程中叶尖...     

单级低压涡轮气动设计方法研究

研究一套单级轴流式涡轮气动设计仿真程序。在通流设计阶段,融入了先进的可控涡和可变涡轮功设计思想,有着AMDC、Soderberg、Carter三种模型可供选择。仿真程序采用一种新的涡轮平面叶栅反设计方法,相比传统反设计算法,更加简单实用;在原有理论基础上,引入非均匀有理B样条曲线,改进了前、后倒圆生成方法,消除了低能阻塞区;为验证设计程序,给出了单级涡轮设计实例进行仿真,结果表明程序稳定,可以实现涡轮叶片设计,叶片通道收敛效果良好。     

舰船燃气轮机进口流场畸变的实验研究与分析

本文对舰船燃气轮机进口流场进行了详细测量，分别研究了燃气轮机轴线离进气室底部距离、燃气轮机进口网及进气室中台阶尺寸及形式对进口畸变度的影响，并与 Ｇ Ｅ公司给出的进口容限指标进行了比较。结果表明，本文设计的结构尺寸完全满足畸变指标的要求，通过实验，明确了舰船燃气轮机进口网的主要作用是拦截异物，而并非增加气流均匀度。