蜗壳周向流动非均匀性对可调向心涡轮性能的影响

基于蜗壳周向流动不均匀的特性,建立增压器涡轮级全周计算模型,并与试验数据进行对比,验证数值计算结果的有效性.在此基础上,根据试验数据确定边界条件进行三维黏性数值计算,重点探讨蜗壳周向流动非均匀性对可调向心涡轮内部流场的影响.计算结果表明:该增压器蜗壳周向流动的非均匀性导致导叶和叶轮内部的流场分布出现周向不均匀的特性,即导叶入口气流角周向分布变化较大,叶轮各叶片负荷和各通道流量均呈现周向分布不均匀的特点.个别叶片负荷突变,有可能诱发叶片振动,降低涡轮使用寿命.     

向心涡轮可调导叶间隙流动的数值研究

应用数值方法对某型向心涡轮的可调导叶间隙流动结构及其涡轮性能的影响作了分析,间隙尺寸分别为1%、2%、4%叶高.计算结果表明:间隙加大,涡轮效率下降,流量增加,间隙流动所造成的流动损失是结构阻力型的.间隙对涡轮性能的影响主要来自于叶轮进口气流冲角的增加与叶轮反动度的提高.简单地修正导向叶栅的流动效率,不能反映间隙对涡轮整体性能的影响.     

向心涡轮可调导向叶栅内流动损失机理的分析

通过对向心涡轮可调导向叶栅三维流场数值模拟,分析在不同叶片安装角下,可调叶片表面静压系数和出口总压损失系数的变化规律。导叶安装角从21°增加到44°,通流面积调节范围为50%～116%设计通流面积。结果表明:叶栅开度减小时,叶片的气动负荷增加,总压损失增加。与设计工况相比,导叶关小15°总压损失增加了1倍多。叶栅端部间隙增加了导向叶栅的流动损失,间隙增加2%,损失增加1.5%,端部损失范围从20%叶高增加到40%叶高。叶栅开度减小,端部损失与叶型损失的变化较小,而间隙损失无论是数量还是占总压损失的比重都明显增加,是非设计工况下总压损失增加的主要原因。     

舌形挡板变截面涡轮增压器涡轮蜗壳内气体流动的研究

本文在－模型上测试分析了舌形挡板变截面涡轮增压器涡轮蜗壳内气体流动规律，用丝线法和新探索的色泽法进行了蜗壳内气体流动显示，分析探讨了此种变截面涡轮增压器的工作机理，并将试验结果与计算数值进行了比较，获得了满意的结果，为设计优化舌形挡板变截面涡轮增压器提供了理论依据。     

新型可调向心涡轮增压器导叶调节机构设计

针对目前可调向心涡轮增压器导叶调节机构存在的问题,提出了一种安装于涡轮壳体上的增压器导叶调节机构设计方案.该新方案取消了传统增压器调节机构中的定距套(或喷嘴座)结构,利用3个钝头气动叶型固定导叶来控制喷嘴环的宽度,固定导叶的安装角与增压器设计工况点相适应.新设计方案拟减小蜗壳或导叶流道中由于特定结构所导致的局部扰动,降低其流动损失,提高涡轮效率.所设计的增压器导叶调节机构安装于涡轮壳体的排气端,中间体部分不需要做任何结构上的改动,给工程应用带来便利.对新设计方案、喷嘴座结构方案和定距套结构方案进行了相同工况的数值计算,通过分别对比效率和蜗壳出口气流角周向分布,从理论上验证了设计方案的可行性.     

微小型向心涡轮转子的流动特性分析

利用三维粘性数值模拟手段分析研究了一台直径35mm、设计转速为150000r／min的向心涡轮转子的流动特性。根据计算结果，得到了设计转速下向心涡轮转子的特性曲线以及设计点参数(流量为0.064kg／s，总落压比为1.716，绝热效率为0.849，做功量9.25kW)。根据流场内的壁面极限流线、空间流线以及截面流线，分析了在这台转子叶片通道中涡系的产生、发展过程以及分离形态的演变。根据叶轮主要特征流面的流动等值线图，分析了这台涡轮转子的流动特点。在初步认识向心涡轮的流动规律之上，为这台向心涡轮转子的改进设计提供了理论依据。     

向心透平内部流动的研究

对向心透平内部的流动进行了实验与数值的研究。蜗壳内采用单斜丝热线在同一位置旋转．在三个不同的方位测量后拟合计算得到气流的三维速度。在某些特征位置与数值结果的对比，说明了数值结果的可靠性与局限性。对导叶内的流动模拟，确定了入口角度对导叶内二次流动的影响。对叶轮内流动模拟，说明了叶顶泄漏流对主流的作用，以及叶轮内部壁角涡的形成与发展。这些工作对向心透平内部流动的认识提供了参考。     

涡轮增压器压气机蜗壳型线变化的性能研究

利用数值模拟的方法,研究蜗壳形状对涡轮增压器压气机性能的影响。根据蜗壳成型方法(C_ur~x=const,0≤x≤1),取不同的x经验数值(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1),建立6个蜗壳模型分别与某叶轮的组合性能进行了计算。得到了设计转速下的流量与整机效率及压比的特性曲线并进行比较。分析了靠近设计工况点的叶轮、扩压器及蜗壳流道内的气体流动特性和压比分布。结果表明:在一定范围内x增大,能使流量增大,效率提高,抑制流动分离。本例中x取0.8时总体性能较优。     

太阳能平板集热器管内流动不均匀性的数值研究

以太阳能平板集热器为研究对象,为了减少管内工质流动的不均匀性,建立了平板集热器管道的物理模型并进行数值研究工作,定量分析了14个支管及2个联箱管道内工质流速的不均匀性.通过改变平板集热器管道的流程及流动方式对管道内工质流速不均匀性进行优化.研究表明:原型及改进后的两种进程方式都存在不均匀性,但改进后能显著降低管道内流速的不均匀性,不同入口流量情况下不均匀度从0.35降低至0.22左右,且C方案的流动不均匀性更稳定.     

开式向心涡轮背部结构对效率的影响

为了降低某100 k W燃气轮机开式向心涡轮的间隙泄漏损失,本文应用数值方法研究开式向心涡轮背部结构对涡轮效率的影响。针对不同形式的小翼结构与背部凹槽,研究开式向心涡轮的效率及背部流场结构,分析小翼结构形式与背部凹槽的形状、截面尺寸等参数对间隙泄漏损失的影响。分析结果表明采用适当的凹槽和小翼组合的结构形式可以有效降低泄漏流动损失,将涡轮效率提高1.1%。     

变几何涡轮可调叶栅过渡态特性研究

变几何涡轮使发动机在变工况下的性能得到提升,为了更透彻地了解变几何涡轮导叶转动过程中参数的变化情况,通过数值模拟及试验方法探究可调叶栅过渡态特性。将变几何涡轮导叶进行调节,导叶调大范围为0°~6°,导叶调小范围为0°~-5°,观察过渡态参数变化规律。试验研究表明：导叶在调大及调小过程中,导叶出口质量流量、绝对气流角和绝对马赫数随转角接近线性变化,导叶出口总压损失系数和熵增接近抛物线变化;导叶从0°向-5°转动过程绝对出口马赫数减小了2.2%,总压损失系数增加了37.3%;导叶从0°向6°转动过程中,导叶出口马赫数增加了1.5%,导叶出口总压损失系数减小了15.8%;在导叶转角和二次流改变的影响下,吸力侧和压力侧来流在导叶尾缘后掺混改变,沿叶高分布的出口绝对气流角不同程度地偏离几何出口角;导叶转角调大,上部通道涡沿叶高上移,泄漏涡和通道涡相互削弱,总压损失系数减小。     

蜗壳截面变化规律对蜗壳内流动及其出口参数的影响

为了研究涡轮蜗壳截面变化规律对蜗壳内流动及其出口气流参数的影响,建立了三种不同截面积变化规律的蜗壳模型。通过CFD方法研究了不同流量时,不同蜗壳内的流动情况,分析了蜗壳内流动及其出口气流参数的变化规律产生的原因。通过对比分析,发现蜗壳截面面积变化规律对蜗壳内流动及其出口参数有显著影响。同一蜗壳在不同流量下,其出口速度及气流角的变化规律曲线基本相同,但绝对值随流量的降低而下降。     

蜗壳截面变化规律对蜗壳内流动及其出口参数的影响

为了研究涡轮蜗壳截面变化规律对蜗壳内流动及其出口气流参数的影响,建立了三种不同截面积变化规律的蜗壳模型.通过CFD方法研究了不同流量时,不同蜗壳内的流动情况,分析了蜗壳内流动及其出口气流参数的变化规律产生的原因.通过对比分析,发现蜗壳截面面积变化规律对蜗壳内流动及其出口参数有显著影响.同一蜗壳在不同流量下,其出口速度及气流角的变化规律曲线基本相同,但绝对值随流量的降低而下降.     

变截面涡轮(VGT)无叶喷嘴出口气流速度均匀系数及蜗壳系数

本文用ＩＦＡ３００热线（热膜）风速仪Ｘ形探针测量了双舌形ＶＧＴ蜗壳无叶喷嘴出口气流速度,用提出的速度分布均匀系数对其不均匀性进行了定量评定,并研究了蜗壳系数随ＶＧＴ挡板开度的变化。     

带有可调导叶的径流涡轮气动特性的研究

采用数值模拟的方法对单级径向涡轮在导向叶栅的不同开度、不同工况下的全流场进行了三维模拟分析。研究表明,可调导叶对涡轮性能的影响是叶栅收敛度、气流冲角与出气角的综合影响。在综合考虑了导叶损失以及叶轮损失的基础上,提出了变几何径向涡轮随速比变化的调节方案。     

射流孔分布对径流涡轮背盘冷效均匀性的改善

由于可靠性和成本限制,微型燃气轮机涡轮冷却问题尚未形成成熟的解决方案。本文提出了一种简单、高可靠性的径流涡轮背盘冲击冷却技术,并针对由于涡壳几何周向不均匀导致的涡轮背盘冷效不均匀的问题,采用射流孔周向非均匀布置措施对其进行了改善。研究结果表明,在涡舌附近加密射流孔,使其附近对应的冷效极大和极小值均明显提升,冷效均匀性最高改善17.9%。不同非均布射流孔方案对涡轮背盘平均冷效及涡轮整机膨胀比的影响可忽略,对涡轮整机的效率影响不超过0.5%。     

车用增压器用套式移动结构可调涡轮研究

本文介绍了一种套式移动结构可调涡轮增压器及其性能试验和分析。在可调截面积减小３０％时该增压器的最高等熵效率降低不大于２个百分点，流量特性如预期的那样向小流量方向移动，这对改善柴油机低速扭矩特性是有益的。理论分析表明，套式移动结构与转叶调节结构相比，在减小喷嘴面积时，其喷嘴环内的损失更小些，因而可获得较高的等熵效率。该增压器的喷嘴环调节机构在６００℃～７００℃高温下能正常工作，进一步的工作是使其执行机构实用化     

径流式涡轮增压器无叶蜗壳的设计计算

本文提出一种简便的无叶蜗壳设计计算方法。其理论依据建立在理想气体涡流流动等环量规律的基础上。令无叶蜗壳流道各截面形状完全相似,并用吊重法确定截面的重心位置,从而不难建立截面面积和重心距与其某一几何参数之间的简单函数关系,并得到这些函数在流道任意(?)角上的解。本文还认为,作为表征无叶蜗壳技术性能的参数应是F_0/R_0值,而不仅仅是F_0值。     

排气蜗壳与轴流涡轮相互作用的气动性能研究进展

排气蜗壳是连接燃气轮机末级涡轮与大气的关键部件,同时也是进一步提高动力装置输出功率最有潜力的部件之一,其与上游末级轴流涡轮因紧密耦合而产生的流动复杂性和非定常性可对涡轮和排气蜗壳的气动性能产生较大影响。国内外研究大多集中于单独的排气蜗壳性能和优化,而对排气蜗壳与轴流涡轮之间耦合的相互作用研究很少。本文主要从排气蜗壳内流动和损失机理、涡轮和排气蜗壳之间流动的相互作用以及排气蜗壳和轴流涡轮耦合的数值研究方法等方面对排气蜗壳内部流场分布及其与轴流涡轮流动相互作用的气动性能研究进展进行综述,重点梳理了二者流动的相互作用以及相关研究方法。最后,对排气蜗壳与轴流涡轮气动性能耦合研究的未来研究重点和发展趋势进行了展望。