预测轴流压气机叶栅端壁附面层及叶片力亏损的速度模型

本文应用三种不同的三维附层速度分布模型对轴流压气机叶栅通道端壁附面层及其叶片力亏损进行了详细的研究，考虑了叶片端部间隙漏流的影响。对三种高负荷叶栅的数值分析结果与实验结果比较表明，采用新的叶片力亏损模型后，不同的速度分布模型对叶片力亏损的预测结果影响较小；而对端壁附面层的预测结果产生较强的影响，叶栅端部无间隙叶，本文的速度模型1或3优于模型2；叶栅端部有间隙时，速度模型1最优，由此提高了端壁附面层数值预测的准确性。     

叶栅端壁附面层叶片力亏损预测模型

本文基于实验结果,提出了一种预测轴流压气机叶栅端壁附面层叶片力亏损的通用模型.该模型的理论性强、物理意义明确.它包含了目前广泛使用的现有诸种叶片力亏损模型且明显减少了模型的经验性.应用于不同轴流压气机叶栅端壁附面层流动的数值分析结果与实验结果的比较表明,本文所建立的新模型通用性更强且精度也得到了进一步的提高.     

弯叶片压气机叶栅在不同进口附面层厚度下的特性研究

采用人工加厚叶栅进口附面层厚度的方法,研究了弯叶片压气机叶栅在不同叶栅进口附面层厚度条件下叶栅特性的变化,实验结果表明,叶栅进口附面层厚度增加时,叶栅两端区二次流损失增加,近端壁气流的过转程度加强,正弯曲叶栅中低能流体向叶栅中部的迁移能力降低２。反弯曲叶栅中角区分离加剧。叶栅出口气流角和叶栅扩压能力和叶栅进口附面层厚工密切相关。     

叶轮机不均匀导向叶栅及其尾迹对转子叶片的激振研究

在轴流式压气机和涡轮中,不均匀导向叶栅及其尾迹将引起栅后流场速度和总压的周向畸变,并对其后的转子叶片产生周期性激振。本文分析了多种不均匀叶栅及其尾迹引起叶片振动的机理,并推导了计算叶栅尾迹、气体激振力以及叶片振动响应的计算方法。最后,对几种具体的不均匀叶栅进行了计算,并与相应的均匀叶栅进行了比较。结果表明:不均匀导流叶栅及其尾迹所引起的流场周向畸变,不仅使气体激振力频带变宽,而且还可能产生幅值很大的低阶倍频谐振力,并导致转子叶片疲劳破坏。     

两类相对流面上边界层微分方程组

本文在相对正交曲线座标系中建立了两类相对流面(S_1流面和S_2流面)上边界层微分方程组。所给方程不仅描述了静、动叶流道内边界层流动的一般特性,而且可用于叶片表面和内外端壁附近由于二次流动引起流面翘曲时的计算,特别适用于与S1、S_2流面的势流方程相互迭代,求解高R_e值下叶栅流道内的三元粘性流场。     

端壁VGJs对高亚音扩压叶栅内分离结构的影响

为揭示栅内射流旋涡发生器(vortex generator jets,VGJs)控制前后叶栅内部流动特性,本文根据拓扑学原理,对某高亚音压气机叶栅通道控制前后分离形态的变化进行了研究,并给出了其拓扑结构及旋涡结构模型,同时对控制前后损失特性变化进行了分析。计算结果表明:端壁射流旋涡发生器改变了流场的分离结构,有效推迟了吸力面侧的分离。加入流动控制后,奇点数目明显减少,端壁附面层横向迁移被有效抑制,通道涡、集中脱落涡被明显削弱,叶展中部的尾缘脱落涡基本消失,端壁损失以及叶型损失变化不大,二次流动损失明显降低,降低了38%。端壁射流旋涡发生器对叶栅中部影响较弱,因此,有必要采取端壁/吸力面组合流动控制进一步改善流场结构。     

轴向密流比对叶栅性能影响的研究

轴向密流比是决定叶轮机械叶栅流动工作状态的一个重要参数,它对叶栅诸性能有较大的影响。本文对该问题进行了一些理论及实验方面的研究,推导出了叶栅总压损失系数、尾迹附面层特性参数、叶栅增压比及扩散因子等叶栅性能参数与轴向密流比的关联方程,并对某压气机叶栅进行了吹风实验,得到了不同轴向密流比条件下的叶栅性能。理论计算与实验结果进行了比较,两者的吻合程度是令人满意的,表明本文所得出的理论关联式可以有效地估算轴向密流比对叶栅性能的影响,具有一定的实用价值。     

汽轮机静叶栅二次流损失的数值研究

基于有限元有限体积法和全隐式多网格耦合算法,对某汽轮机高压级有一定扭曲度的静叶栅流场进行了三维稳态数值模拟,分析计算了叶栅通道内上下端壁二次流发展的特点及叶栅的气动特性。计算结果表明,叶栅端壁二次流损失与叶型型面及上下端壁面的汽流情况有密切关系。同时揭示了叶栅通道内的涡系演变特点,发现在流道尾部二次流强度发展迅速,在靠近背弧上下端部附近形成两个明显漩涡区,进而引起总压损失系数和出口汽流角沿叶高方向产生明显变化,这对存在一定扭曲度叶栅的气动特性研究及设计有一定的指导意义。     

判明后掠影响的平面叶栅试验研究

本文给出了判明后掠影响的平面叶栅试验结果。试验结果表明,后掠对叶栅正常特性的影响,主要表现在使叶栅损失降低,临界马赫数提高;对落后角的影响不明显。试验结果还表明,叶栅端壁与叶片前缘的交角情况对端部损失有明显的影响,对于交角为钝角的情况,端部损失小于交角为直角的情况;对于交角为锐角的情况,端部损失则大于交角为直角的情况。上述结果,可供压气机设计时作参考。     

水力机械内部流动计算的一种新奇点法

提出了一种适用于奇点法解水力机械内部流动的进口边界条件给定方法，建立了直接解离散点涡方法计算薄翼平面环列翼栅的数学模型和算法，开发了相应的计算程序。实例计算结果与流场可视化实验结果对比分析表明，给出的方法较准确地描述了设计工况时叶栅进、出口的流动状态。     

接触问题边界元聚缩法分析

本文简要介绍了用全部边界自由度为未知量对接触问题进行边界元分析的常规迭代法。针对常规迭代法分析弹性接触问题系数矩阵特有的变化规律,提出了用可能接触点对自由度为未知量的边界元聚缩法,文中建立了边界元聚缩法的耦合方程。通过二维接触问题的算例,证明了方法的正确性和实施的可能性。本文提供的分析方法计算效益显著提高,若考虑接触体间的摩擦因素,无疑其效益会更为显著。     

中压低温透平膨胀机膨胀端三维数值模拟

采用CFD方法对某型号中压低温透平膨胀机膨胀端进行整机全周数值模拟,全面考虑了进气蜗壳、叶顶间隙气封、轮背气封和轴封等细节结构对膨胀端气动性能和流场的影响.研究结果表明:进气蜗壳的几何形状是造成喷嘴进口气流沿叶高方向分布不均匀的主要原因;轮背气封、叶顶气封和轴封内存在明显的旋涡流动,且叶顶气封是典型的后台阶流动,齿封内和台阶后旋涡涡轴方向相反;喷嘴和叶轮之间过小的间隙导致气流在喷嘴压力面一侧形成激波,激波/附面层干扰使叶片和下端壁附面层同时分离,在上、下端壁角区各形成一个弯曲的涡管,最后终止于动静交界面.     

Effect of blade tip geometry on tip leakage vortex dynamics and cavitation pattern in axial-flow pump

A series of blade tip geometries, including original plain tip, rounded tip on the pressure side and diverging tip towards the suction side, were adopted to investigate the effect of blade geometry on tip leakage vortex dynamics and cavitation pattern in an axial-flow pump. On the basis of the computation, it clearly shows the flow structure in the clearance for different tip configurations by the detailed data of axial velocity and turbulent kinetic energy. The in-plain trajectory, in aspects of the angle between the blade suction side and vortex core and the initial point of tip leakage vortex, was presented using the maximum swirling strength method. The most striking feature is that the inception location of tip leakage vortex is delayed for chamfered tip due to the change of blade loading on suction side. Some significant non-dimensional parameters, such as pressure, swirling strength and turbulent kinetic energy, were used to depict the characteristics of tip vortex core. By the distribution of circumferential vorticity which dominates the vortical flows near the tip region, it is observed that the endwall detachment as the leakage flow meets the mainstream varies considerably for tested cases. The present study also indicates that the shear layer feeds the turbulence into tip leakage vortex core, but the way is different. For the chamfered tip, high turbulence level in vortex core is mainly from the tip clearance where large turbulent kinetic energy emerges, while it is almost from a layer extending from the suction side corner for rounded tip. At last, the visualized observations show that tip clearance cavitation is eliminated dramatically for rounded tip but more intensive for chamfered tip, which can be associated with the vortex structure in the clearance.     

非线性微波电路的波形平衡分析法

提出了一种适用于单频和多频激励非线性电路分析的波形平衡法，导出了非线性电路的波形平衡方程，从而把求解非线性电路的问题转化成为求解一个非线性方程组的问题．文中导出的波形平衡方程是非线性电路特性的完型描述，计算中未用到ＤＦＴ．该方法具有简单，通用性强的特点。     

高压涡轮叶顶间隙变化的数值分析

利用有限元分析软件分析了某型高压涡轮叶顶间隙在不同工况下随时间的变化。采用分段加载方法对模型施加温度和压力边界条件。计算结果与实验数据的对比分析表明:涡轮叶片位移对叶顶间隙变化的贡献不大,温度和转速是影响轮盘径向尺寸变化的主要因素,而温度是影响机匣和叶片变形的主要因素。     

轴流泵端壁区域流动三维粘性数值计算

本文作者采用通用流场分析软件FLUENT,基于N-S方程,选用RNG k-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对轴流泵叶轮内部(及端壁间隙)流动进行了三维粘性数值计算.通过实验验证,表明数值计算结果和实测数据吻合较好.详细分析了叶顶附近流场形态以及叶轮出口轴向、周向速度分布,进行了性能预估.并给出了实验装置图.     

地形跟随系统中的自校正阵风减缓控制

本文对隐式多维极点配置广义最小方差自校正控制在地形跟随系统中的应用进行了研究。所采用的算法结构，可以满足飞机跟踪精度的要求，克服了选取加权因子的困难。并且，选取独立于加权因子的参数来实现在线调整加权因子，使闭环极点能够迅速地处于期望的位置上。仿真结果表明，系统的动态性能符合要求，跟踪误差也在允许的范围之内。     

气膜冷却式隔热屏壁温的数值计算方法

本文对气膜冷却式加力燃烧室隔热屏壁面温度计算方法进行了研究，给出了复杂边界条件下隔热屏二维稳态热传导模型．该计算模型考虑了壁面内纵向导热、射精段的径向导热、壁面材料的导热系数和冷却空气物性参数随温度变化等因素对垒温的影响．以具有代表性的ＳｐｅｙＭＫ－２０２发动机加力燃烧室隔热屏为例进行了计算，得到整个隔热屏壁面温度沿轴向的分布曲线．     

论挤压时的成形缺陷

本文首次将主应力法(Slab Method)应用到金属挤压变形时的宏观缺陷预测中,提出了一种金属大变形时宏观缺陷预测的新方法。并以轴对称正挤压为例,给出了近似主应力法预测中心缩孔缺陷的具体应用。本文结果与实验结果比较表明:近似主应力法预测金属变形时的宏观缺陷不仅可以弥补已有文献分析结果之不足,而且在工程上实际应用时简便、易行。实验结果也证实了本文提出的新方法是正确的。