离心压气机叶片式机匣拓稳流动特性

内燃机功率提高以及高原、高空功率恢复的要求,推动着内燃机增压比不断提高,高增压技术成为先进内燃机发展的核心关键技术之一．提高压比将导致离心压气机稳定工作范围和效率急剧降低,高压比离心压气机的气动稳定性与扩稳成为高增压技术研究的核心和难点．为拓宽跨声速离心压气机的稳定工作范围,对一种离心压气机叶片式机匣处理结构开展了研究,利用数值模拟研究了叶片式机匣内部流动特性与拓稳机理,并对导叶形式进行了优化,最后通过试验进行验证,结果表明：采用优化的导叶机匣处理结构,能够有效拓宽离心压气机高压比流动范围,喘振流量可拓宽6%～8%.     

叶片后弯角对车用离心压气机性能的影响

对比分析了6种不同转速下压气机性能的试验与仿真结果.在验证了ANSYS CFX软件用于压气机性能模拟分析中的可靠性后,采用数值模拟方法对3种不同叶片后弯角的叶轮进行了性能计算,得到了相关转速下的压气机特性曲线.仿真结果表明:在不改变压气机出口静压时,在一定的叶片出口角范围内,叶片后弯角的增加使两条特性曲线均向小流量方向偏移,但近喘振点边界得到了拓展,使得压气机的流量范围变得更宽;在小流量区域内,叶片后弯角的增大能够改善压气机内部流动状况,提高叶轮工作效率;而在大流量区域内,较大的叶片后弯角会使叶轮的流通特性降低,叶轮的工作效率反而会降低;适当增加叶片后弯角可以增大压气机工作范围,使压气机效率和流道内的流动均得到提高和改善.     

叶片厚度分布对两级离心泵空化性能的影响

针对叶片厚度分布对两级离心泵空化性能的影响,通过对第一级叶轮叶片的厚度分布进行优化,研究其对泵外特性、压力脉动以及流体激励力的影响。结果表明：采用线性厚度分布的对称叶片时,前缘厚度对空化性能的影响最大,叶片越薄,泵的抗空化能力越强;随着尾缘变厚,压力脉动幅值向叶轮进口方向偏移,且随着叶片厚度减小,压力脉动幅值相应减小。第一级叶轮流道内的压力脉动主频为干涉叶频,保留高幅低频的宽频特征,所受空间三向力的脉动主频为2倍叶频,轴向力较小,脉动幅值较低,径向力的主要信号成分是叶频和2倍叶频。     

空化对分流叶片式航空燃油泵性能的影响研究

为探究空化对某分流叶片式航空燃油泵性能的影响规律,本文基于RNG k-ε湍流模型与Zwart-Gerber-Belamri空化模型,利用ANSYS CFX软件对其内部流场进行了数值模拟,分析不同流量和不同空化程度下燃油泵内流动特性及压力脉动规律.结果 表明:在不同流量下,空泡的演变规律相同,均随空化余量的降低,先从长叶...     

动态入流对叶片气动性能和叶面压力分布影响的数值分析

基于稳定风、渐变风、阵风等入流方式,建立了不同变风阶段叶片气动载荷非稳态计算模型,研究了不同风速变化速率对叶片气动性能以及叶面压力分布的影响规律。研究结果表明,在相同风速下,不同风速变化率会对风轮输出转矩产生影响,且风的加速度越大,其影响越显著。同风速下的压力面渐变风压力小于稳定入流压力,且两种入流方式的压力差随展向位置逐渐增大,而吸力面上的压力分布差异较小,但压力变化梯度随展向位置却有明显不同。阵风入流中,在相同风速的阵风加速与阵风减速时刻,压力面、吸力面的压力分布差异较大,但其压差随叶片展向位置波动较小;在叶根到叶片展向位置0.7R处,阵风加速出力大于阵风减速;在0.7R处到叶尖位置,阵风减速出力效果相对更好。     

分流叶片周向位置设计及其对离心叶轮内部流动的影响

利用计算流体力学软件,对某高压比、高转速、小流量离心式压气机的半开式叶轮内部三维粘性流场进行了数值模拟研究。重点分析了分流叶片周向位置对叶轮内部流动和性能的影响,提出了适合此半开式离心叶轮分流叶片周向位置的设计方案。结果表明：分流叶片不同周向位置对流场影响明显,当分流叶片偏向长叶片吸力面侧时,叶轮流道内低速区增大,流动分布不均匀。研究还发现：固定分流叶片进口而将出口位置向长叶片压力面侧偏置,可以改善叶轮内部流动情况,提高叶轮性能。     

叶片厚度及叶片数对离心式压气机效率的影响研究

本文针对压气机叶轮的叶片厚度和叶片数进行数值模拟计算,在分析其内部流场的基础上,探究其对压气机效率的影响。研究结果表明:随着叶片厚度的增加,压气机效率有所降低,但衰减幅度逐渐减小;在恒定转速下,随着流量的增加,叶片厚度减小引起的效率改善量逐渐增加;在恒定流量下,随着转速的升高,叶片厚度减小引起的效率改善量逐渐降低;叶片数增加可以改善流动,但效率变化需要考虑摩擦损失;厚度较大的叶片的效率对于叶片数变化更加敏感。     

叶片入口参数对渣浆泵性能影响的数值分析

渣浆泵广泛应用于电力领域,但在运行中存在噪声大、效率低、磨损严重等问题,从渣浆泵叶片入口边弧度、入口直径、入口宽度、入口安放角等参数对泵性能的影响进行了数值模拟研究,为减轻泵的叶片的磨损以及效率的提高提供了理论依据。     

叶片根部倒角对离心叶轮气动性能影响

叶轮是决定离心压气机气动性能的关键因素之一,在保持叶轮设计参数不变的条件下,调整叶根倒角的分布,对比分析叶根倒角对压气机性能的影响.利用Numeca软件对跨声速离心压气机进行全三维稳态流动数值模拟方案分为等半径倒角与变半径倒角两种.结果表明:主叶片后半弦长的倒角是决定压气机气动性能的关键性因素,尾缘倒角比前缘更敏感;根...     

变叶片数和长短叶片对某跨音速向心汽轮机气动性能的影响

利用三维数值模拟的方法对一跨音速向心汽轮机进行了气动设计优化分析,通过改变叶片数和采用长短叶片结构等方法分析其对叶轮内流场的影响,分析了TC-4P叶型的气动特点。结果表明:TC-4P叶型虽然只是普通的渐缩型流道的叶栅,但利用其斜切部的膨胀能力,对超音速工况一样具有良好的性能;叶轮采用长短叶片的方法可以有效地降低余速损失,并改善流动状况。     

Influence of blade outlet angle on performance of low-specific-speed centrifugal pump

In order to analyze the influence of blade outlet angle on inner flow field and performance of low-specific-speed centrifugal pump, the flow field in the pump with different blade outlet angles 32.5° and 39° was numerically calculated. The external performance experiment was also carried out on the pump. Based on SIMPLEC algorithm, time-average N-S equation and the rectified k-? turbulent model were adopted during the process of computation. The distributions of velocity and pressure in pumps with different blade outlet angles were obtained by calculation. The numerical results show that backflow areas exist in the two impellers, while the inner flow has a little improvement in the impeller with larger blade outlet angle. Blade outlet angle has a certain influence on the static pressure near the long-blade leading edge and tongue, but it has little influence on the distribution of static pressure in the passages of impeller. The experiment results show that the low-specific-speed centrifugal pump with larger blade outlet angle has better hydraulic performance.     

分流叶片进口直径对离心泵空化特性影响

为探究分流叶片对离心泵空化性能的影响,以IS80-50-200模型泵为研究对象,在模型泵上设计添加了3种不同进口直径分流叶片,利用CFD软件对离心泵进行全流道三维定常湍流空化数值模拟,分析不同汽蚀余量对离心泵空化特性和叶轮内部流场的影响,探究叶轮空化初生和发展规律。结果表明:添加分流叶片后,泵的扬程、效率均有一定程度的提高,且分流叶片的进口直径对扬程和效率的影响不大;泵的H-Q曲线驼峰减弱;泵的抗空化性能均有提高。在研究的水力模型中,当离心泵短叶片进口直径为0.8D2时,泵的抗空化性能最好。添加分流叶片后,长叶片两侧压差减小,叶轮进口处的低压区范围变小,有利于提高泵的抗空化能力。     

串列叶栅前后排叶片周向相对位置对离心压气机性能的影响

串列叶栅前后排叶片相对位置对串列扩压器的性能有重要影响.根据离心叶轮出口气流参数设计了一离心式串列叶栅扩压器,并利用数值模拟方法在前、后排叶栅周向相对位置分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%时对离心压气机级进行了计算和分析,研究周向相对位置变化对离心压气机性能的影响以及作用机理.数值模拟结果表明:随着前后排叶栅周向相对位置变化,后排叶栅前缘滞止高压区相对前排叶栅的位置发生了变化,影响了前排叶栅压力面的压力分布,从而改变了前排叶栅压力分布及大小;当前后排叶栅周向相对位置为30%时,扩压器性能达到最佳,使压气机总压比和等熵效率最大,稳定工作范围增大;前后排叶栅所形成的渐缩通道可抑制后排叶栅吸力面边界层的分离.     

离心压气机错排叶栅扩压器性能研究

依据叶片设计的基本理论,在原设计单列圆弧叶栅扩压器的基础上,根据相似准则设计了一种新型的双列错排叶栅扩压器;同时利用NACA叶型又设计了另一种双列错排叶栅扩压器。随后重点对三种扩压器与离心叶轮相连后的结构性能进行了详细的三维粘性数值模拟研究,并对流场中的压力、速度、极限流线和熵分布情况进行了全面的分析。研究结果表明：基于NACA叶型的双列错排叶栅扩压器可以更好地利用叶轮出口的动能,从而提高叶轮-扩压器结构的效率;但若叶栅的叶型设计不合理,则会使总压比降低,效率反而降低,即叶型对错排叶栅扩压器的性能影响较大。     

自循环机匣处理对某型离心压气机性能的影响

采用数值模拟的方法对比带/不带自循环机匣处理结构对某型离心压气机性能的影响进行研究。结果表明,自循环机匣处理结构基本不影响设计点压气机效率,可以增加压气机堵塞状态的流量,减小失速状态的流量。同时,文章展示了带/不带自循环机匣处理结构时压气机内部的流场情况,从流场流动的角度分析了自循环机匣结构引起压气机特性变化的原因。带机匣处理结构的压气机,在设计状态下,气流攻角不变,压气机效率基本不变;失速状态下,气流攻角改善,流动更加稳定;堵塞状态下,气流由机匣处理结构流入叶轮喉部下游,增加了叶轮排气流量,拓宽了堵塞流量。     

The change of the inlet geometry of a centrifugal compressor stage and its influence on the compressor performance

The impact on the compressor performance is important for designing the inlet pipe of the centrifugal compressor of a vehicle turbocharger with different inlet pipes. First, an experiment was performed to determine the compressor performance from three cases: a straight inlet pipe, a long bent inlet pipe and a short bent inlet pipe. Next, dynamic sensors were installed in key positions to collect the sign of the unsteady pressure of the centrifugal compressor. Combined with the results of numerical simulations, the total pressure distortion in the pipes, the pressure distributions on the blades and the pressure variability in the diffuser are studied in detail. The results can be summarized as follows: a bent pipe results in an inlet distortion to the compressor, which leads to performance degradation, and the effect is more apparent as the mass flow rate increases. The distortion induced by the bent inlet is not only influenced by the distance between the outlet of the bent section and the leading edge of the impeller but also by the impeller rotation. The flow fields in the centrifugal impeller and the diffuser are influenced by a coupling effect produced by the upstream inlet distortion and the downstream blocking effect from the volute tongue. If the inlet geometry is changed, the distributions and the fluctuation intensities of the static pressure on the main blade surface of the centrifugal impeller and in the diffuser are changed accordingly.     

倒角和间隙对跨音轴流压气机气动性能的影响

通过对一单级跨音速轴流压气机的流场进行数值模拟,研究了动叶根部倒角以及顶部间隙对流场气动性能的影响.结果表明:动叶叶顶间隙会造成顶部区域的通流阻塞并加重顶部分离损失,根部倒角会减小根部的气流折转角,降低做功能力,而且扩大根部分离区,减小根部流量,增大根部分离损失,因此为了提高数值模拟的准确性应考虑动叶叶顶间隙和根部倒角.