叶片正弯曲对涡轮静叶栅流场影响的试验研究

对一典型涡轮静叶型开展了叶片正弯曲对涡轮叶栅流场性能影响的试验研究。测量了直叶栅和 +10°、+2 0°、+30°弯曲叶片叶栅出口流场。结果表明 ,对该叶型叶栅 ,随着叶片正弯曲角的增加 ,通道涡一直位于叶栅端壁附近 ,其强度变化很小 ,但叶栅出口尾缘涡明显增强 ,并向叶栅中部扩展 ;同时 ,随着叶片正弯曲角的增加 ,叶栅端部总损失变化不大 ,但叶栅中部总损失迅速增加 ,导致叶栅总损失随叶片正弯曲角的增加而增大 ,直叶片叶栅总损失最小     

叶片反弯曲对涡轮静叶栅流场影响的试验研究

对一典型涡轮静叶型开展了叶片反弯曲对涡轮静叶栅流场性能影响的试验研究。测量了直叶片叶栅和-10°、-20°弯曲叶片叶栅出口流场。结果表明,对该叶型叶栅,随着叶片反弯曲角的增加,叶栅出口通道涡的强度和尺度稍有增大,但位置变化不太明显,尾缘涡有所减弱,叶栅中部和端部横向二次流均增强;随着叶片反弯曲角的增加,叶栅中部损失变化不大,而端部附近损失明显增大,使叶栅总损失增大,直叶栅总损失最小。     

涡轮叶栅通道中的流动显示

在大尺寸低速叶栅传热风洞中对一种高压涡轮导向叶栅的流场进行了流动显示实验研究。分别采用线簇和小球浮动法对五个雷诺数下的叶栅端壁区三维流场、叶片表面和端壁表面的流动进行了显示。实验结果表明 :涡轮叶栅中有强烈的二次流动 ,并存在复杂的涡系 ;三维流动区约占叶栅通道的 40 % ;雷诺数的增大将增强端壁区的三维流动。流场显示图片说明 :叶片吸力面靠近端壁有角涡形成与发展 ,并存在一个三角形区域 ;流场显示的通道涡大小与流场测量结果吻合。本文的实验结果可用于分析端壁表面和叶片表面换热特性的形成机理     

跨音速涡轮叶栅数值计算方法研究与试验验证

以某跨音速涡轮叶栅为对象,研究计算流体动力学数值计算方法,应用CFD软件ANSYS CFX,分析不同网格量和不同湍流模型对数值计算结果的影响,得到最理想且最吻合试验结果的数值计算方法,并与试验结果进行对比分析。结果表明,考虑权衡数值计算结果与试验值吻合度和所耗时间的均衡性,三维网格的S1流面网格量为1万最为合适,SST湍流模型的模拟结果最为理想。     

涡轮叶栅叶型的数字化设计

分析了叶栅内部流场理想分布点的情况，根据流场内速度变化特点，找出其速度和流道通道宽度变化规律，将涡轮叶栅的几何特征离散为一系列的点。突破了传统的作图法和解析法中线型选择的盲目性，减少了以往设计、台架实验，修改，再实验的次数，节约了大量的人力物力。     

正/反弯曲对高负荷压气机叶栅流场影响机理

弯曲叶片是改善压气机近端壁流动的有效技术手段之一。为探索叶片弯曲对高负荷压气机叶栅流场的影响机理,在初始高负荷直列叶栅的基础上,设计了不同正/反弯曲水平的叶栅,并采用数值模拟方法对系列叶栅进行研究。研究发现:叶片正弯曲形成了中间静压低、两端静压高的"C"形静压分布,可有效改善压气机叶栅近端壁流场,显著抑制角区分离,使得端壁区域扩压能力提高;正弯曲可增大叶展中部区域负荷,恶化叶中流场,增大流动分离;叶片反弯曲形成了中间静压高、两端静压低的反"C"形静压分布,可显著恶化近端壁区流场,角区分离区增大,端壁区域扩压能力降低,叶中流场有所改善。     

串列叶栅和叶片弯曲对角区失速和叶尖泄漏流的耦合作用

为了提高压气机叶栅的气动性能,本文针对高负荷串列叶栅进行数值模拟,研究了叶片正弯和串列叶栅对角区失速和叶尖泄漏流的耦合作用.结果表明,在串列叶栅前叶排存在比较严重的角区失速,叶片正弯能有效控制高负荷串列叶栅中的角区失速,在最优工况叶栅总损失降低了37.6％.串列叶栅中只有"前排叶片弯曲"的方案能取得与"两排叶片都弯曲"...     

平面叶栅涡轮的CFD建模问题及解决方法

针对FLUENT的前处理软件GAMBIT,研究了平面叶栅涡轮的CFD建模方法.通过分析常规建模可能存在的缺陷和不能生成所需模型的原因,提出了平面叶栅建模的正确步骤.实践表明,该方法是可行的,并能够提高计算模型的精度,从而为涡轮机械的内流场建模问题提供解决途径.     

大膨胀比局部进气涡轮叶栅流场数值模拟研究

为探究局部进气对涡轮叶栅内部流场的影响机理,本文针对某大膨胀比涡轮叶栅,采用数值模拟方法,对局部进气条件下涡轮叶栅内部流场开展了详细的研究与分析,并研究了不同的出口马赫数与来流攻角下局部进气涡轮叶栅内部流动规律和机理.结果表明:局部进气导致涡轮叶栅中马赫数分布发生变化,在涡轮叶栅进口出现高马赫数区域和弓形激波,进口气流...     

轴向掠叶片对涡轮静叶栅流场气动及声学特性的影响喔

通过数值模拟计算了采用轴向前掠、后掠及径向三种不同叶片型式的涡轮静叶栅流场 ,并根据计算结果分析了各流场流动参数沿流向、径向的分布特点 ,以及轴向前掠涡轮叶栅降噪增效、轴向后掠叶片恶化涡轮静叶栅气动及噪声特性的根本原因     

冷气掺混对涡轮叶栅气动损失影响的试验研究

对某型涡轮平面叶栅,在不同的主流雷诺数下,以多种喷射方式和不同的流量比喷射冷气,研究型面压力分布及出口气流场参数的变化。试验结果表明,冷气入射对叶片表面静压分布几乎没有影响,只对冷气孔位置附近压力产生影响,相对来说,压力面入射冷气导致的变化小于吸力面。随进口马赫数升高,在相同的冷气流量比下流动总压降低。然而,在相同的马赫数下,随着冷气流量比增大,压力面入射跟吸力面入射导致的总压变化规律不一样。     

Analysis of blade structure impact on turbine flow sensor performance

The impeller blade structure is one of the important factors affecting the performance of the turbine flow sensor. However, the underlying fluid dynamics mechanism is still not fully understood. The DN10 turbine flow sensor's internal flow field was analyzed based on computational fluid dynamics (CFD) simulations to explain the influence mechanism of blade structure on its performance. The experiment proves that the simulation method is reliable. The structural parameter η, which characterizes the shape of the impeller blade, was defined, and four turbine flow sensor structures were studied. The results suggested that the value of η affects the stability of the impeller's fluid dynamics characteristics, the velocity distribution at the impeller inlet, and the acting position and time of the wake flow behind the upstream flow conditioner. Therefore, the structural parameter influents the performance of the turbine flow sensor. With the increase of η, the characteristic curve gradually moves down, the average meter factor decreases, and the linearity error increases.     

涡轮叶盘主模型研究及应用

以航空发动机涡轮叶盘结构为研究对象,构建了涡轮叶盘自上而下的主模型控制结构。通过实施几何约束、拓扑约束和关联表达式,实现了部件模型的参数化,并进行了基于多学科优化设计的语境模型分析。研究了多学科优化设计中涡轮叶盘主模型的实现方法,以及优化中模型数据的集成控制。     

Numerical study on flow characteristics at blade passage and tip clearance in a linear cascade of high performance turbine blade

A numerical analysis has been conducted in order to simulate the characteristics of complex flow through linear cascades of high performance turbine blade with/without tip clearance by using a pressure-correction based, generalized 3D incompressible Navier-Stokes CFD code. The development and generation of horseshoe vortex, passage vortex, leakage vortex, tip vortex within tip clearance, etc. are clearly identified through the present simulation which uses the RNG k-ε turbulent model with wall function method and a second-order linear upwind scheme for convective terms. The present simulation results are consistent with the generally known tendency that occurs in the blade passage and tip clearance. A 3D model for secondary and leakage flows through turbine cascades with/without tip clearance is also suggested from the present simulation results, including the effects of tip clearance height.     

叶片前缘气膜冷却数值模拟

为了研究叶片前缘区域的换热特性,采用非结构化网格和realizable紊流模型,求解三维N-S方程,对前缘带有一排冷气孔的涡轮叶片进行了换热特性的数值模拟.分析了不同动量比,湍流度,孔间距及径向角下冷气射流的运动规律,换热分布以及冷效分布特点.结果表明,当动量比Ⅰ大于1时,在相同孔型下,动量比越高,冷效越大.在相同动量比下,孔间距越小,冷效越大.但动量比,孔间距及径向角对换热系数影响不大.当湍流度增加时,换热系数增加而冷效降低.沿展向,气膜孔中心区域冷效较高,两孔之间区域较低;而换热系数则相反,气膜孔中心区域换热系数较小,两孔之间区域较大.     

基于电解液非线性特性的叶片电解加工阴极设计

叶片是航空发动机的关键零件,以某型航空发动机转子叶片为研究对象,针对叶片电解加工阴极设计这一工程问题,着重考察了采用非线性电解液进行加工时,电解液的非线性特性对阴极设计的影响.本文首先建立了模型叶片的三维实体造型,在此基础上探讨了电解液的非线性特性对电解加工过程和阴极设计产生影响的机理,通过半实验法与数据库技术相结合的方式有效的将这种非线性特性集成到阴极设计方法中.     

Heat/mass transfer characteristics in the near-tip region on a turbine blade surface under combustor-level high inlet turbulence

Heat/mass transfer characteristics on the near-tip blade surface under combustor-level high inlet turbulence have been investigated within a high-turning turbine rotor passage by using the naphthalene sublimation technique. The inlet turbulence intensity and length scale are 14.7% and 80 mm, respectively. The tip gap-to-chord ratio is changed to beh/c = 0.74, 1.47, and 2.94 percents. Increasingh/c results not only in higher heat/mass transfer in the pressure-side tip region but also in more convective transport on the pressure surface even far away from the tip edge. Severe heat/mass transfer is always observed in the suction-side tip-leakage flow region which can be divided into two distinct high transport regions. There is a local maximum of heat/mass transfer along the trailing-edge centerline. This arises from the interaction of a tip-leakage vortex with a trailing-edge vortex shedding. Comparisons of the present data forh/c = 2.94 percents with the previous low turbulence one show that there is a large discrepancy of heat/mass transfer in the pressure-side near-tip area, which diminishes with departing from the tip edge. The suction-side heat/mass transfer in the tip-leakage flow region is less influenced by the high inlet turbulence than that at the mid-span. The leading-edge heat/mass transfer under the high inlet turbulence is always higher than that in the low turbulence case, while there is no big difference in the trailing-edge heat/mass transfer between the two cases.     

碳化硅晶须增强铝基复合材料的切削力实验研究

采用三种不同种类的刀具对碳化硅晶须增强铝基复合材料(SiCw/2024)进行车削试验,用Kistler三向测力系统检测切削力波形和三向切削分力Fc、Fp、Ff。试验结果表明,对增强相体积分数超过某一阈值(如17～18%)的碳化硅晶须增强铝基复合材料,用K类硬质合金(K10TiAlN)固定式刀具切削,会出现背吃刀抗力Fp、进给分力Ff大于主切削力Fc的现象,三者大小的关系为Fp>Ff>Fc,且随着SiCw含量的增高切削力差值越大;用硬质合金圆形自回转刀具切削,平均背吃刀抗力Fp减少(30～60)%;用PCD刀具切削,三向切削力都最小。     

几何参数对层板冷却性能影响的数值模拟研究

对12种不同几何结构尺寸的层板进行了系统的耦合传热数值计算，研究了通道高度、扰流柱直径、孔间距与孔径比等几何参数对层板冷却效果的影响。结果表明，在相同的冷气密流条件下，减小通道高度可显著提高冷却效果，孔间距对冷却效果影响不大。这里的结果可为层板的优化设计提供参考。