吸力面抽吸位置影响大转角扩压叶栅气动性能的数值研究

本文采用经过实验校核的数值模拟方法,研究了吸气位置对大转角矩形扩压叶栅气动性能及流场结构的影响,详细对比分析了原型叶栅和三个吸气叶栅的流动情况.结果表明附面层吸除能显著降低叶型损失和尾迹掺混损失,同时还能够有效抑制角区分离,改善流场结构.     

大转角扩压叶栅气动性能与流动结构的实验研究

设计了低速轴流风扇叶型转角45°、扩压因子超过0.6的扩压叶栅,测量了在设计工况与±10°攻角范围内的叶栅气动性能,采用PIV技术获得了对应工况下的叶栅内部流动状态。结果表明:扩压因子超过0.6时,增加叶型几何转角不能继续增加气流实际转角,气流转角反而有下降的趋势,叶栅损失明显增加。叶栅内流动的测量结果显示,在非设计工况下,大转角高扩压度叶栅后半段的流体流动与叶栅分离,造成了叶栅尾迹区域明显增大,这是导致叶栅流动损失增加的主要原因。     

小叶片对大转角扩压叶栅出口流场的影响

采用五孔探针分别测量了6~26°不同攻角下,大转角高扩压度叶栅及增加小叶片后叶栅的出口流场。结果表明:大小叶片叶栅中,小叶片改善了设计工况下叶栅内部流动,抑制了大叶片吸力面及端壁角区流动损失向叶栅中部的发展;在较大与较小攻角时,叶栅流动损失明显增加;大攻角时大小叶片叶栅出口中部区域速度场得到明显改善,其余工况通流能力变化不大;大小叶片叶栅在所有工况下,出口截面上气流转角整体平均约增加3~5°,表明气动负荷有一定提升。     

采用壁面吸气改善叶栅性能的数值模拟

针对某大折转角子午扩张型导叶，通过数值模拟，讨论了端壁附面层抽吸对叶栅性能的影响。结果表明：对于大分离叶栅，在靠近吸力面的端壁上进行附面层抽吸可以获得最佳效果。端壁抽吸可以改变流场的分离形态，遏止端壁角区的分离，并延迟和减小吸力面的分离。从而在大部分叶高上使得叶片负荷增加，损失减小，并且沿径向分布趋于均匀。     

不同攻角下矩形缝隙叶栅流动研究

当压气机叶片负荷很大时,吸力面会发生严重的分离,在此基础上若正攻角继续增加,则叶片整个吸力面都可能发生分离,吸力面分离起始点不断向叶片前缘移动,可能出现类似外流中大攻角三角翼的非对称结构.利用数值模拟方法,采用边界层吹气技术,研究了具有68°折转角的矩形缝隙叶栅在不同攻角条件下的流动特点和气动性能.计算结果表明,叶片采用压力面到吸力面的吹气槽,在正攻角较大时能有效控制扩压叶栅中的附面层分离,消除原型叶栅中非对称的旋涡结构,降低气动损失,其中在+4°攻角下可将能量损失系数降低约12.5%,同时可使流通能力大大改善,扩大稳定工作范围.     

附面层抽吸对大折转角矩形叶栅流场结构的影响

本文采用数值方法研究了低速条件下附面层抽吸对大折转角矩形叶栅流场的影响.计算结果表明,通过选用合理的抽吸位置及抽吸方式的组合,附面层抽吸能较好地控制叶栅内的大尺度的叶片表面分离流动,但对二次流损失的改善效果并不明显.     

环形扩压叶栅弯叶片对流场性能的影响

对比研究了直叶片叶栅与弯叶片叶栅吸力面角区和下端壁流场显示的不同表现,发现弯叶片对角区分离流结构影响较大,它对减小端区马蹄涡尺度和减弱横向二次流作用明显。将不同叶栅中三维流向涡（通道涡和集中脱落涡）沿流向截面内的位置与强度作为研究对象,细致地分析了在采用弯叶片前后涡位置和强度的变化,分析表明两种涡的位置受弯叶片影响较大;通道涡沿流向的强度变化受弯叶片影响较为明显,而集中脱落涡强度受弯叶片影响却很小。来流马赫数、叶型折转角和稠度在一定范围内对弯叶片作用有规律性影响：当马赫数为0．7时,最佳弯角弯叶片降低损失7％．而马赫数为0．2时,最佳弯角弯叶片降低损失仅4％。     

吸力面附面层抽吸对大转角扩压叶栅气动性能影响

为研究附面层抽吸对大转角扩压叶栅气动性能的影响,借助实验校核CFD方法,探究了沿叶片弦向吸力面不同抽吸位置及抽吸流量对损失的抑制效应。结果表明附面层抽吸技术可以很好的控制叶型损失,改善角区流动形态,吸力面最佳抽吸位置位于分离线起始位置处,且在小抽吸流量范围内,随抽吸流量的增大损失逐步降低,但降低幅度逐渐减少。     

低速条件下展弦比对弯叶片扩压静叶栅流场性能的影响

为观察弯叶片在扩压叶栅中的适用条件,在保持其它条件不变的情况下,对一直列叶栅三种展弦比条件下的弯叶片流场进行了数值模拟。结果表明叶栅展弦比的大小对弯叶片在扩压叶栅中的作用影响较大,若展弦比增加,弯叶片改善叶栅性能的作用将增强。大展弦比叶栅中强弯叶片明显提高了吸力面角区密流系数的大小,从而改善了近端区的流场性能。在扩压叶栅中弯叶片可均化流场参数沿径向的分布,而在大展弦比叶栅中流场参数的径向分布差异较大,这应该是弯叶片在大展弦比叶栅中作用明显的主要原因。     

后弯角变化对涡轮叶栅能量损失系数的影响

使用FLUENT软件对某型跨音速涡轮叶栅的导叶进行了S1流面的粘性流动计算。分析了叶栅能量损失系数随不同后弯角的变化,得到了在该涡轮叶栅内对应最小能量损失的3个典型截面上的后弯角的范围。     

基于复合进化算法和Navier-Stokes方程求解技术的透平叶栅气动优化设计

提出了基于复合进化算法和Navier-Stokes方程求解技术的透平叶栅气动设计方法。复合遗传算法是结合进化算法与单纯形法,通过对群体中的最差个体采用单纯形法进行改造,提高进化遗传算法的搜索效率。透平叶栅的气动优化设计目标是总压损失最小。总压损失的计算采用Reynolds平均Nayier-Stokes方程求解技术,紊流模型采用Baldwin-Lomax代数紊流模型。优化设计变量是叶栅型线参数化Bezier曲线控制点坐标,优化设计得到叶栅的总压损失减小了20％。设计结果证明了本文所提出的优化技术对透平叶栅气动设计是一种有效的方法。     

带大小叶片楔形扩压器设计及流场分析

设计了两套双圆弧中线的叶片,并在此叶片基础上设计了11个大叶片＋11个小叶片的楔形扩压器.运用通用CFD软件FineTM/Turbo对其进行了流场分析.通过两扩压器的性能比较,初步确定了备用方案,进一步的优化设计对入选方案作了改进以满足微型燃气轮机总体设计要求.同时比较了大小叶片设计方案与全为大叶片方案的性能,发现采用大小叶片可提高静压恢复系数,降低空气动力损失.     

A Real-coded Genetic Algorithm Applied to Optimum Design of a Low Solidity Vaned Diffuser for Diffuser Pinup

InboductionThe requirements for high efficiency and high headhave led to a widesPread use of vaned diffuser in diffeserPumP. Usually the kinetic eneny of the flow leaving theimPeller of a diffeser PUm stage is equlvalent toWtimately 20% to 40% of the total work inPu underthe tyPical operatin conditions. If an efficient diffoserpumP is to be designed, much Of thes kinehc eneTgy mustbe recovered efficienhy The vaned thser can convertboetic energy into a static pressure rise. HoweVer thecon…     

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.     

某型气冷涡轮级的三维优化设计

1引言随着叶轮机械设计技术的不断进步,对叶片造型理论和设计方法提出了更高要求,叶片设计往往决定着效率、压比、重量等诸多性能参数,涉及到来源于不同准则的许多目标和约束。与叶轮机械设计相关联的优化问题通常涉及到许多约束和大量参数,一般导致目标函数有许多极值点。目前     

基于叶片弯掠技术的优化设计

在三维粘性流场的数值计算程序平台上,利用BP神经网络和遗传算法,通过叶片弯掠技术对一轴流风机的转子叶片的周向弯曲角度进行寻优,以使风扇的气动性能进一步提高。通过对比优化前、后的叶轮发现,优化之后的叶片呈现明显的周向前弯曲特征。测试结果显示,其全压和气动效率分别提高了3.56%和1.27%,失速裕度大幅度拓宽36%以上,上、下端部的损失进一步降低。     

透平导叶应用不同周向弯曲母线改进设计的研究

应用数值计算的方法,比较研究了某型导叶叶片不同周向弯曲对叶栅流动性能的影响,结果包括总压损失系数、出口气流静压、马赫数沿叶高分布。计算基于时均N—S方程,湍流模型为Baldwin-Lomax模型。结果表明,该导叶简单的斜置叶片可以提高叶根局部的流动性能,叶顶流动性能差,对整个叶栅的流动性能的提高却十分有限,J型弯曲可以兼顾叶很和叶顶流动而义弯曲母线易于计算优化。C型弯曲叶顶流动性能较好,但弯曲母线选择优化困难。     

核电站冷凝器优化设计

核电站二回路系统中冷凝器的质量和尺寸是影响核电站总体重量、体积及布置等的重要因素.利用传热经验公式和冷凝器工业性试验结果,建立了冷凝器热工水力数学模型,编制模型评价程序来验证模型的精确性,对冷凝器体积受冷却管外径、节距等设计参数影响的敏感性进行了分析,并利用不同的优化算法对冷凝器体积进行优化设计.结果表明：采用改进的自适应遗传算法能使冷凝器有更好的性能,冷凝器体积明显减小;冷凝器体积的减小能使整个核电站二回路布置更加紧凑,减小二回路事故的发生率,也便于冷凝器的设计制造.     

基于均匀设计和遗传算法的离心压缩机叶片优化设计

将均匀设计、CFD技术、回归分析方法与遗传算法相结合,发展了一种离心压缩机叶片优化设计方法.均匀设计用来生成试验样本点几何信息,各样本点性能评估分析则借助CFD技术完成,回归分析方法用于对样本点的信息进行函数逼近,最后由遗传算法对回归分析得到的逼近函数进行全局寻优.以极大化等熵效率为目标函数,将该优化方法应用于某离心压缩机叶片优化设计.结果表明:与初始叶轮相比,优化后叶轮的等熵效率有了一定的提高,说明该优化方法是有效的.