压气机叶型的风洞试验研究

基于高亚音速叶栅风洞,本文对具有不同吸力面型线的两种压气机叶型B1和B2进行了平面叶栅试验,详细测量了叶栅出口尾迹和叶片表面等熵马赫数,结合叶型吸力面型线的曲率分布对试验结果进行了分析,获得了两种叶型的气动特性。试验结果分析表明:基于吸力面型线曲率分布预估叶片表面等熵马赫数峰值位置是合理且可靠地;较B1叶栅,B2叶栅的低总压损失保持更宽的攻角范围;当进口马赫数较小时(Ma0.7),在0～2.5°攻角范围内,两种叶栅的低总压损失系数基本一致,此时攻角较小,气流还未从叶片表面分离,气流流动状况较好;在其它攻角范围内,B2叶栅表现出较好的负攻角特性,而B1叶栅表现出较好的正攻角特性;当进口马赫数较高时(Ma=0.7),B1叶栅损失急剧增大,特别是流动发生较大分离的负攻角工况。     

计及尾迹宽度的轴流风机出口气流角修正方法

针对二元平面叶栅试验数据在轴流风机动叶气动计算中的局限性 ,通过将计及动叶三元效应、旋转及弯掠的损失计算模型与动叶尾迹宽度相关联 ,建立了尾迹宽度与出口气流角的几何关系 ,提出了一种有效的轴流风机出口气流角修正方法 ,该方法亦可对动叶的升力系数进行修正。     

计及尾迹宽度的轴流风出口气流角修正方法

针对二元平面叶栅试验数据在轴流风机动叶气动计算中的局限性，通过将计及动叶三元效应、旋转及弯掠的损失计算模型与动叶尾迹宽度相关联，建立了尾迹宽度与出口气流角的几何关系，提出了一种有效的轴流风机出口气流角修正方法，该方法可对动叶的升力系数进行修正。     

基于双头反对称翼型的平面叶栅设计方法

选用由ClarkY翼型构成的双头反对称翼型,在不同的攻角取值下得到不同的平面叶栅,并对这些平面叶栅进行数值模拟。数值计算结果表明,攻角的增大导致翼背漩涡的增大,而正是这些漩涡的作用,促使流过平面叶栅的气流发生折转。通过分析计算,得到了攻角取值与气流折转角的关系图,并由此找到了符合设计要求的攻角取值。     

高空低雷诺数压气机叶栅气动性能数值研究

本文采用数值仿真方法研究了亚声速叶栅损失特性和流场结构在高空低雷诺数条件下的流动特点,获得了叶型损失系数和流场结构在不同雷诺数情况下的变化规律。结果表明:随着雷诺数降低,平面叶栅总压恢复系数分布以及叶栅尾迹区流动均发生剧烈的变化;随着雷诺数降低,零攻角与负攻角的吸力面尾缘分离区增大,且在20km时吸力面出现明显的分离涡;随着雷诺数的降低,分离涡逐渐后移。     

攻角对平面扩压叶栅叶根流动影响的分析

对静子容腔和三级封严篦齿结构的平面扩压叶栅进行数值计算,主要从泄漏流结构、叶栅总压损失、叶片载荷等角度分析在不同的来流攻角下各个参数对叶根流动的影响。结果表明:不同的攻角下,叶根角区的流动存在明显的差异,负攻角时的叶根角区流动状况较好,9°攻角时,泄漏流在尾缘处产生最为严重的分离。泄漏流的占比随着攻角的增大呈线性增长,各S3截面的总压损失并没有明显的线性关系。攻角为4°时,载荷最大,此时叶栅的扩压能力最强,总压损失最小。     

尾缘弯折角对宽攻角范围涡轮叶片气动性能影响的数值研究

采用数值模拟方法研究了涡轮尾缘弯折角对宽攻角叶型气动性能的影响,对比研究了尾缘弯折角和攻角变化对涡轮叶型载荷、出口气流角和损失系数的影响。计算结果表明:当攻角小于7°时,涡轮叶栅损失系数随尾缘弯折角增大而减小;当攻角大于7°时,涡轮叶栅损失系数随尾缘弯折角增大而增大。当尾缘弯折角一定时,涡轮叶栅损失系数先减小后增大,攻角为-23.35°处损失系数最小。随着攻角增加,出口气流角减小,叶片载荷后移。在全攻角范围内,尾缘弯折角增大,涡轮叶栅出口气流角增大,叶片载荷后移。     

前缘小叶片对高负荷扩压叶栅性能的影响

针对压气机叶栅角区流动易分离的特点,提出一种在叶栅前缘安装小叶片来抑制角区分离的新型流动控制方法。在利用叶栅试验数据确认数值模拟的可靠性后,对不同攻角下安装小叶片前后叶栅的流场特性进行了数值研究。结果表明:在-6°到9°攻角范围内小叶片改善了扩压叶栅的气动性能,使得总压损失减小,静压升增大。小叶片能使叶栅角区前缘分离点后移,角区分离线后的反流区面积减小,改善了角区流动;更多的流体汇聚到中间叶高,增强叶中部载荷,提高了叶栅的扩压能力。     

某重型燃机透平典型动叶叶栅性能试验研究

对某重型燃机动叶在Ma1叶栅风洞试验台上进行了吹风试验,运用多孔测量方法,记录了动叶3个典型截面在不同攻角下的压力流速等参数。通过实验数据处理得到了型面静压系数、出口气流角、总压损失系数随攻角及叶高变化的规律,实验结果表明该动叶栅具有良好的气动性能,该动叶栅的气动特性达到当前国际先进水平。     

压气机平面叶栅试验台中尾板调节的数值研究

针对压气机平面叶栅试验台中尾板影响叶栅出口流场周期性的特征,以包含高亚音静子叶栅的全尺寸叶栅试验台为研究对象,数值研究了尾板长度和角度改变时叶栅出口流场的周期性变化情况。结果表明：相同叶栅进出口压比情况下,尾板越长,叶栅进口马赫数越高;在高亚音马赫数进口情况下,不同进气攻角下的压气机叶栅流场在不同尾板长度下都保持较好的周期性;在较低亚音马赫数进口情况下,选取较长尾板并进行角度调节有利于改进不同攻角下叶栅流场的周期性。