一维多级轴流压气机性能的解析优化

用一维理论对轴流压气机的初步设计作进一步的研究，导出了多级轴流压气机特性关系，建立了在给定轴向分速时最优化设计的数学模型，得到了解析关系，所得结论具有一定的普适性，对多级轴流压气机的初步设计有一定的指导作用。     

给定轴分速时轴流压气机级性能的解析优化

用一维理论对轴流压气机的初步设计作进一步的研究,导出了轴流压气机基元级的特性关系,建立了在给定轴向分速时最优化设计的数学模型,得到了解析关系,所得结论具有很好的普适性,并可进一步拓广用于多级轴流压气机优化中。     

带可调进口导叶的多级轴流压气机非设计点性能计算

多级轴流压气机为保证非设计转速下的性能,通常采用进口导叶(IGV)以及静叶可调的扩稳方法。为获得可靠的进口导叶性能以用于压气机初步设计和扩稳方案的初步筛选,基于Banjac和Petrovic等提出的IGV损失和落后角模型与平均中径计算相结合,开发了带有IGV的多级轴流压气机性能分析工具。选用E3压气机作为算例进行计算分析,结果表明,所选用的IGV模型在较大开度内具有较好的精度和有效性。研究结果可以为多级轴流压气机初步设计和扩稳方案确定提供参考。     

多级轴流压气机一维性能预测程序开发及应用

为了实现对轴流压气机气动性能的准确预测,基于平均流线法建立了多级轴流压气机一维气动性能预测方法,编制了相应的Matlab程序,该方法允许针对不同类型压气机选择适用的经验模型。通过计算得到了某四级亚音速轴流压气机和某八级高速轴流压气机的气动性能,对比分析发现,一维性能预测结果与实验/三维CFD模拟结果吻合较好,效率与压比计算偏差均保持在较小范围内,预测结果精度较高。为进一步提高压气机气动性能预测的准确性,发展了一种经验模型自动校准方法,采用该方法对选取的四级亚音速轴流压气机和八级高速轴流压气机模型进行校准,校准后对各转速下气动性能的预测精度均有所提高。研究工作表明,所建立的多级轴流压气机一维气动性能预测方法以及模型自动校准方法具有一定的准确性和可靠性。     

某重型燃气轮机17级轴流压气机特性预估计算研究

以某重型燃气轮机用17级轴流压气机为研究对象,建立了一种可用于多级轴流压气机特性预估的损失和落后角模型.运用流线曲率法计算得到了不同转速下的压气机特性变化曲线.并将其与全三维数值模拟结果进行了对比,验证了该模型在大流量多级轴流压气机特性预估方面的有效性.通过对设计点各级加工量、总压升分布以及各叶排落后角、效率沿径向分布的对比,验证了该模型在计算大流量多级轴流压气机设计点各级性能参数分布以及各叶排气动参数分布方面的可靠性.     

用于跨音速多级轴流压气机气动性能模拟的准一维程序

发展了一种能够较为准确预测跨音速多级轴流压气机气动性能的准一维数学模型。该模型基于欧拉方程外加源项的方法,可对多级轴流压气机的气动性能进行数值模拟。方程中的源项用于表示叶片、壁面摩擦以及流道面积变化对气流的影响,可以通过求解叶片排的进出口速度三角形求得。通过对跨音速压气机内部复杂的三维流动现象进行了简化,发展了合适的损失系数和落后角模型用来计算得到叶片排出口参数。对两种不同的多级跨音速压气机进行了数值模拟并与实验结果进行了对比,验证了本模型能够较为准确地模拟出跨音速轴流压气机的气动性能,但计算的精确度还需要根据不同的压气机类型对经验公式的系数进行优化。发展的模型根据压气机简单的几何尺寸就能对其气动性能做出较为准确的预测,这在压气机的预设计以及优化阶段有着重要的指导作用。     

燃气轮机气动热力相关部分问题研究

简要综述了本研究组近年来在燃气轮机气动热力相关方面的研究工作进展,包括多级轴流压气机整机全工况特性的数值分析,多级轴流压气机间隙流动对性能的影响分析;燃气透平冷却叶片的气动分析方法。着重描述了叶轮机械叶片三维粘性气动优化设计系统及其实用状况。展现了在我国燃气轮机产业的消化吸收与自主研发中发挥作用的可能性,展望了本研究组的长远研究目标。     

定制叶型在多级压气机中的应用研究

为验证某定制叶型在多级轴流压气机中的实际应用效果,采用该叶型对一台两级轴流压气机进行了叶片优化设计。三维数值模拟结果表明:采用此种定制叶型后,压气机的设计效率提高1.15%,设计点流量增加1.08 kg/s;同时,对优化后的压气机进行了性能试验,并采用激光多普勒相位测速(PDA)技术对第一级动叶前后的相对气流角沿径分布进行了测量,试验结果证明,优化后的压气机能够达到设计性能指标,并且沿径气流分布与设计情况吻合较好。     

大流量多级轴流压气机性能及流场分析

以某型17级大流量轴流压气机为研究对象,运用全三维黏性数值模拟的方法对设计点处性能和流场参数进行了研究.通过该压气机加功量、绝热效率、压比、反力度在各级的分布情况,分析了大流量多级轴流压气机的设计特点.在性能参数的分析中,发现第7级存在加功量、绝热效率、总压比偏低,反力度偏高的问题,通过三维流场分析,提出了改进建议.     

两级压气机数值模拟及性能分析

为了深入了解某多级轴流压气机的中间两级的内部流场及气动性能,为进一步的优化设计提供数据支持,利用商用软件Numeca对其进行了全三维数值模拟及详细的气动性能评估和流场分析。结果表明:该两级压气机具有良好的气动特性。     

Optimized efficiency axial-flow compressor

A preliminary design efficiency-optimization of an axial-flow compressor, using one-dimensional flow theory, is studied in this paper. A model for the optimum design of a compressor stage, assuming a fixed distribution of axial velocities, is presented. The absolute inlet and exit angles of the rotor are taken as design variables. Analytical relations between the isentropic efficiency and the flow coefficient, the work coefficient, the flow angles and the degree of reaction of the compressor stage are obtained. The results are universal and can be extended to the optimal design of a multi-stage compressor. Numerical examples are provided to illustrate the effects of various parameters on the optimal performance of the compressor stage.     

某型多级压气机三维流场分析

对某型压气机全三维流场进行了数值模拟,分析了该压气机的功、反动度、轴向速度等诸参数在每一级的分布特点,从总体参数上分析了多级地面压气机的设计特点;从型面压力分布、极限流线、以及能量损失系数等分析了地面压气机的叶型与叶片的设计特点。     

基于扩压因子流型的压气机快速性能预测算法

为快速、准确地获得压气机性能参数、完成压气机性能预测,实现压气机优化设计,基于流线曲率法,将扩压因子作为控制方程、损失模型、熵增修正模型及落后角模型中的关键参数,建立轴流压气机性能快速预测算法。利用该算法对某跨音速轴流压气机性能参数进行计算,并将计算结果与主流商业软件计算结果及试验数据进行对比。通过对比发现：该算法计算效率高,能够快速且较为准确地完成压气机整体性能和沿叶高方向流场参数的预测;计算范围广,在不同转速、不同流量等非设计工况下算法预测结果均与试验及数值模拟数据接近;所选取与完善的经验公式合理可靠,能够较好地描述压气机内部流动。     

一种损失和落后角模型在轴流压气机特性预估中的应用

为了得到某型两级轴流压气机的特性曲线，采用在子午平面上叶片排间隙中设置计算站的流线曲率法对其内流场进行了数值模拟，得到子午平面上速度分布；建立了一种设计、非设计损失和落后角模型的组合，将其应用到两级压气机特性计算当中去，得到了不同转速条件下，压气机特性的变化曲线，将其同试验得到的特性线作对比，验证了损失和落后角模型在压气机特性计算当中的有效性。     

多级轴流压气机级间引气的数值模拟研究

以某多级轴流压气机的中间级为研究对象,研究了外机匣端壁处级间引气对压气机总体性能及局部流场的影响.根据要求的最大引气量,设计了矩形、圆形及异形三种不同的引气槽结构,并对流场进行了详细的数值计算.结果表明,本文所设计的矩形和圆形引气槽对压气机总体性能及主流流场的影响基本相同,其中,矩形槽造成的引气损失小于圆形槽;异形引气...     

基于轴流压气机级空间的流型设计

由于轴流压气机传统的设计方法不完善,使得基于此种方法设计的机组效率低下。现在由于流体力学和空气动力学的发展,以及人们对叶轮机械内部流动规律的认识在实践中得到了验证,在此基础上,研究的是基于轴流压气机级空间的流型设计,对不同流型设计的方法和特点进行了简要分析,并对等环量方法进行了Matklb仿真与分析。     

某型多级轴流压气机三维CFD流场分析及气动优化

以某11级轴流压气机为研究对象,通过三维计算软件对某型压气机整机建模及流场进行了数值模拟,分别计算了设计工况、变工况及改变导叶安装角等工况的特性,得到了压气机流量－压比特性曲线、流量－效率特性曲线,与压气机的性能试验数据进行了对比,其误差在可允许范围内.同时对压气机的每一级的数据行了分析,总结了该压气机的气动设计规律.通过流场分析得到出口导叶的流场分布不合理的结论,并通过对其母型机的流场分析,提出了改进的方案.这些工作对压气机的设计开发提供了宝贵经验.