带可调进口导叶离心压缩机的性能分析

以数值模拟的方式对某带可调进口导叶的离心压缩机级内部流动进行了分析研究。对计算得到的性能曲线及相对速度矢量图的分析表明，进口导叶正旋绕时性能曲线向小流量区移动，负旋绕时向大流量区移动；经最高效率点进入小流量区后效率下降较快；在进口导叶大安装角情况下，在大的流量范围内导叶区域均存在显著分离，大流量时短叶片吸力面前部有回流区，小流量时长叶片吸力面上发生分离。     

考虑进气预旋的离心压缩机流动的数值分析

对某单级离心压缩机内的流动进行了数值模拟.计算结果表明,扩压器内压力最大的位置出现在蜗舌附近;当进口无预旋或预旋不大时,叶轮内流动参数的周向分布和一周叶片的受力情况是不对称的;在进口大预旋条件下,除蜗舌附近的周向位置外,叶轮内流动参数和主叶片受力趋于周向对称分布.     

汽轮机调节级动叶栅大负冲角工况下的三维分离流动研究

对大功率汽轮机组提出的承担调峰任务的要求使得调节级小展弦比动叶栅非设计工况下的二次流与分离流特性受到关注。采用经试验考核的计算方法对一展弦比为0．344的动叶栅在冲角条件下的三维分离流场进行数值模拟，得到了详细的叶栅二次流与分离流的流动图谱，并给出了气流的三维分离模式。计算结果表明：在大负冲角条件下，三维分离流动显著改变了叶栅二次流结构及出口气流参数沿叶高的分布规律。叶栅出口气流在下端壁附近发生明显的欠偏转现象，同时叶栅下部的损失急剧增加，流动的总损失比设计工况增大2倍，二次流损失增大4倍。图10参5     

动态来流对风力机性能的影响

应用ICEM-CFD建立结构化网格,采用滑移网格的方法对NREL 5MW风力机的气动性能进行了数值模拟。计算了不同风况下风力机3个叶片表面的气动载荷分布,得到不同风况下风力机的气动性能。模拟结果表明,垂直风切变风况、阵风风况对叶片表面载荷分布影响较小,风向变化风况对叶片表面载荷分布影响较大;动态来流会使风力机近尾迹涡的位置及结构发生改变;垂直风切变风况下,风机尾迹速度在4D处几乎恢复到主流速度,阵风风况下,尾迹速度在6D处几乎恢复到主流速度,风向变化风况下,尾迹速度在10D处才接近主流速度。     

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.     

对旋叶栅级间内流干涉的数值研究

1引言对旋叶栅级与普通的单级动静叶栅级不同之处是仅由动叶组成而无静叶,两级动叶转向相反,第二级叶轮兼备普通动静叶栅级中静叶栅的导流功能,并加给气体能量,从而具有高效、高风压及结构紧凑的特点。对旋轴流通风机是对旋叶栅级的一种典型运用,其特殊的动/动叶栅级的内流结构     

来流马赫数影响高负荷扇形扩压叶栅气动性能的研究

为研究亚音速高负荷扇形扩压叶栅NACA0065-K48的变工况性能,采用数值方法研究了来流马赫数对叶栅气动性能和流场结构的影响,来流马赫数的取值范围为0.3～0.8。计算结果表明:随着来流马赫数的增大,叶栅静压比不断提高,但总压损失先减后增,马赫数在0.5～0.7范围内叶栅具有较好的综合气动性能。扇形叶栅下角区分离程度大于上角区的不平衡流动现象会随着马赫数的增大而加剧,通道涡则是这一发展趋势的主导,且马赫数达到0.7之后,下角区通道涡与集中脱落涡趋于融合。此外,下端壁分离螺旋点的形成与发展是控制下角区分离程度和损失大小的关键。     

汽轮机轴封漏汽对调节级静叶栅二次流及出口流场的影响

以一台３００ＭＷ汽轮机组的调节级静叶栅为研究对象,就轴封漏汽对叶栅二次流及出口流场的影响进行了数值模拟,计算结果表明,漏汽加快了叶栅出口区域二次流动的衰减,使出口气流角沿叶高方向的分布产生较大变化,对损失系数的分布影响较小。     

冲角对导向涡轮叶栅气动性能影响研究

汽轮机组运行时,冲角的变化可能在叶栅流道内造成流动损失.因此有必要研究来流冲角的变化对涡轮叶栅内流动的影响.通过导向叶片进口气流与轴向偏转一10°,0°和10°建立三个工况.用ANSYS CFX流体动力学软件分别对三个工况进行数值仿真,结果发现仿真叶片的后加载特性具有很好的冲角适应性,在压力面和吸力面的大部分范围内冲角...     

叶轮倒角尺度对大流量离心压缩机气动和疲劳寿命的影响分析

为了分析不同倒角尺度对压缩机气动性能及疲劳寿命的影响,首先在控制离心叶轮主要结构参数不变的前提下,通过调整叶片根部及顶部倒角尺度得到一系列设计模型,其次通过数值模拟方法对不同设计模型的离心压缩机整级进行全三维稳态模拟并在设计转速下对离心叶轮进行强度计算,最后联合估算法及材料曲线计算叶轮部件疲劳寿命。结果表明：与倒角半径相比,倒角角度对气动性能的影响更加显著,在大流量点倒角角度造成等熵效率减小幅度达5%左右,总压比减小幅度达0.07左右;与倒角角度相比,倒角半径更有利于减小应力值;选取经验参数对不同倒角尺度的离心叶轮进行估算得到的疲劳寿命值与实验值偏差最大为3%,最小仅为0.09%。     

Numerical investigation of aerodynamic performance influenced by circumferentially pre-swirling coming flow on the crossover and de-swirling cascade of a multistage centrifugal compressor

Numerical investigation is implemented on aerodynamic performance inside the crossover and de-swirling cascade of a multistage centrifugal compressor. The emphasis is put on the aerodynamic performance influenced by the circumferentially pre-swirling coming flow. The results indicate that flow separation occurs inside the crossover, and the separation area may be changed with different circumferentially pre-swirling coming flow. Decreased pre-swirling intensity of the coming flow may effectively restrain the flow separation and make the outflow from the crossover more uniform, which helps to improve the aerodynamic performance of the successive de-swirling cascade. The flow inside the de-swirling cascade is a non-uniform swirling flow with large separation. The complex secondary flow occurs along the main flow and experiences a process of generating, developing, dissipating and collapsing. __________ Translated from Power Engineering, 2007, 27(1): 24–28, 49 [译自: 动力工程]     

基于动态模式分解的离心压缩机动态流场分析

动静流道相互作用引起的非定常流动是离心式压缩机内流的主要特征,借助模态分解方法可以有效提取出该流场中相干结构,进而可以说明该动静干涉流场的主要特征。本文将动态模式分解(Dynamic Mode Decomposition,DMD)方法应用于带无叶扩压器通道的离心式压缩机流场分析中,通过对动静干涉速度场和压力场的模态提取和分析,直观揭示出动静流道中的流体运动特征。在设计流量工况下,叶轮出口叶顶间隙的流体流动和动静流道干涉效应影响了叶轮出口的速度参数和压力参数的分布。在叶轮和扩压器流道中分别出现了频率1 715和725Hz的湍流相干结构,两频率和叶轮通过频率有关。动静干涉流道中压力沿叶高方向动态规律相似,而速度场沿叶高方向波动规律存在一定的差异。该特征可以为压缩机流场测试提供参考。     

离心叶轮过流截面沿流程变化的计算方法

经过对叶轮流道几何分析和严格的数学推导,给出了离心叶轮过流截面沿流程变化的计算方法,实现过流截面解析求解。根据工程实例,采用了其设计方法,调整了叶轮设计,取得了较好的效果,气流分离现象消失,叶轮效率提高。     

叶顶微射流对小型高负荷离心压气机性能及流场结构的影响

以某小型高速离心压气机为研究对象,采用数值方法研究了微射流对压气机性能和叶轮叶顶流场结构的影响。研究结果表明：射流为1%设计流量时,失速裕度能够提高3.12%,稳定工作范围拓宽28.17%;在设计点,原型离心压气机叶顶来流马赫数达1.8以上,叶顶存在复杂激波/间隙泄漏流干扰,工作稳定性较差,微射流改变了“λ”状的激波结构,使前缘激波的强度减弱,后掠角度减小,并且降低了叶顶的负荷水平;微射流能够抑制间隙泄漏流的周向运动,并削弱激波/间隙泄漏流之间的相互作用,间隙泄漏涡不易发生破裂、溃散,极大增强了压气机工作的稳定性。     

叶顶间隙宽度变化对离心叶轮性能和内部流场的影响

为研究不同宽度叶顶间隙对亚音速半开式离心叶轮性能与内部流场的影响,对某工业用半开式离心叶轮选用不同形式和几何参数的叶顶间隙,通过数值模拟得出结论:随叶顶间隙宽度减小,叶顶附近湍动能减少,离心叶轮通道压比和效率更高,但是失速裕度也变小;在本研究范围内,综合考虑性能和失速裕度,叶顶间隙宽度为0.4 mm时最优;叶顶间隙宽度对泄漏流和主流相互作用有一定影响;随叶顶间隙宽度减少,叶顶间隙泄漏流量减少,本文的分析结果为离心压缩机的工业设计提供了一定参考。     

叶顶间隙对跨音速离心压气机气动性能影响分析

基于控制变量法对某跨音速离心压气机进行数值模拟,研究了叶轮尾缘叶间隙改变对其气动性能的影响。仅改变该离心叶轮的尾缘叶顶间隙,在设计转速下进行全三维黏性数值模拟,对相关气动参数进行分析。计算结果表明,相较于小流量工况,尾缘叶顶间隙的改变对离心压气机大流量工况的气动性能影响更大;在设计流量下,离心叶轮的压比、效率与叶轮尾缘出口间隙大小之间具有一定的线性关系,随着叶尖间隙增大,叶轮叶尖泄漏流的强度明显增强,导致叶轮的增压能力下降。     

离心压气机不稳定特性的研究

采用实验方法研究了高速离心压气机的流动不稳定特性--失速与喘振.实验中采用了平板叶型扩散器和双圆弧叶型扩散器.通过在流向和周向布置的多个压力测点,详细地观察了小流量下的流场不稳定特性.实验结果表明,在转速30000 r/min的条件下,失速总是出现在喘振之前.但是在转速50000 r/min的条件下,带有双圆弧叶型扩散器的压气机直接进入喘振.根据所测得的压力信号,采用混沌方法分析了失速与喘振的非线性特征.图8表1参8     

串列叶栅扩压器弦长比对离心压气机的性能影响研究

为研究串列叶栅前后排叶片的弦长比对离心压气机性能的影响规律,采用数值模拟的方法对某离心压气机扩压器进行串列改造,并在弦长比为0.7、1.0和2.0时对离心压气机级性能进行分析。研究结果表明:串列叶栅扩压器效率优于楔形扩压器,且可以明显扩宽压气机的工作裕度;串列叶栅弦长比在一定范围内数值越大,即前排叶片越短,压气机性能越佳。在串列叶栅扩压器后排叶片前缘附近添加合适弦长的小叶片可以在不降低离心压气机效率与工作裕度的同时提高总压比,同时拓宽其最大通流能力。