畸变进气条件下压入式矿用对旋主通风机失速机理研究

为了揭示畸变进气条件下,压入式矿用对旋主通风机内部非定常流动特性及失速机理,将分离涡模拟(Detached eddy simulation,DES)方法和出口节流阀函数相结合,对对旋风机三维全流道内的流动进行数值模拟与分析.结果表明:在节流阀系数为0.8的开度下,两级叶轮区域均出现了失速扰动,且扰动的起始位置均发生在叶...     

叶片数对离心泵叶轮失速特性影响研究

为研究叶片数对离心泵叶轮失速特性的影响,以4种不同叶片数的离心泵叶轮为研究对象,采用改进的亚格子模型(Sub-grid scale model,SGS)对叶轮的内部流场进行数值模拟,得到不同叶片数的失速团的运动规律,以及失速频率、失速团个数、转速等特性参数。研究表明,叶片数对叶轮内部失速团的类型有显著影响,当叶片数为偶数时,会发生"交替失速"流动现象;当叶片数为奇数时,会发生"旋转失速"流动现象。另外,叶片数对失速团特征参数也有一定影响。当发生"交替失速"时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,失速频率也随之变化,4叶片叶轮失速团的失速频率约是6叶片的2.4倍;而当发生"旋转失速"时,叶片数增多,失速团的数量也随之增多,转速也随之增大,7叶片叶轮失速团的转速约是5叶片的1.8倍,失速频率是它的3.8倍。     

叶片泵旋转失速的研究进展

总结了目前有关叶片泵旋转失速的研究现状,其中包括研究方法、研究成果及抑制方法。目前的研究主要应用CFD、PIV技术和试验相结合,研究重点在旋转失速状态下泵内部流动结构变化和压力波动及传播两个方面。失速状态下导叶区会交替出现高压和低压流道,并相应的会出现回流和射流;轮缘间隙部位会存在高速的泄漏流体。失速核会以低于叶轮旋转速度进行传播,泵内出现压力波动,部分突升的压力会与叶轮旋转相同的方向进行传播,传播速度约为叶轮转速的0.7%。研究发现当泵性能曲线出现正斜率时旋转失速开始发生,根据研究结果提出了可能抑制旋转失速发生的方法。     

两级对转叶轮性能匹配的数值研究

以对旋轴流通风机为模型,使用Fluent软件选用模型风机进行内部流场数值模拟,针对两级间常常存在严重的启动不匹配特征,通过考核两级叶轮间轴间不同尺寸及前后级叶轮不同转速比下的性能预测,探讨了两级叶轮间的气动匹配与内流干涉效应.模拟结果表明:对旋风机级间轴间尺寸为前级叶中弦长的50%～60% 时,对旋风机的综合性能最好;对旋风机的后级叶轮的性能对转速比的变化更为敏感.     

离心压气机机匣处理与导叶轮缘放气的扩稳机理分析及比较

采用数值模拟方法对导叶轮缘放气、进气回流及周向槽机匣处理扩大离心压气机稳定工作范围进行研究,并与实壁机匣离心压气机特性进行对比,分析三种处理方式扩大压气机稳定工作范围的机理。结果表明,导叶顶部吸力面分离流动和间隙泄漏流相互作用导致压气机失速。导叶轮缘放气将吸力面分离流动产生的低能流团吸除,减弱了顶部通道堵塞。进气回流给顶部进气添加负预旋,减小了顶部来流攻角,能抑制吸力面流动分离。周向槽机匣处理减弱了顶部间隙泄漏向叶轮进口的回流。三种处理方式都能减弱顶部通道堵塞、推迟压气机失速发生,而进气回流和导叶轮缘放气具有较大的扩稳能力。     

不同级数电潜泵失速演化及级间差异性研究

当电潜泵在小流量工况下运行时会出现失速现象,并出现一系列的负面影响,严重影响机组的安全性和稳定性。为了研究失速工况下电潜泵内部的旋涡演化及其级间差异性,文中对单级、两级和三级电潜泵进行数值模拟研究,重点讨论了设计工况、临界失速及深度失速工况下电潜泵的内外特性。结果表明：在设计工况和临界失速工况下,首级叶轮流道内部出现多个旋涡结构,次级与末级叶轮内流动顺畅。在深度失速工况下,单级、两级和三级电潜泵首级叶轮内部均存在着大尺度的回流涡,并伴随着强烈跨流道溢流现象;流道内部各种旋涡聚集糅杂形成涡团,对流道出口处产生严重阻塞。电潜泵首级叶轮进口处大尺度旋涡结构、各级叶轮同步失速以及导叶内强烈的分离涡共同导致扬程骤降,同时造成极高的能量损失。该研究为完善电潜泵设计方法提供了理论基础。     

对旋风机轴向间隙变化对内流特性影响的数值分析

以对旋风机为研究对象,采用Gambit建立数值模拟模型和计算网格,利用FLUENT软件,在定常条件下对不同叶轮轴向间隙的对旋风机内部流场进行了数值模拟,得到其内部流场分布情况、压力分布状况和湍流强度分布特点。模拟结果表明,对于FMIA翼型叶片的对旋风机,轴向间隙周围是内部流场中流动最不稳定的区域,相对轴向间隙越大,两级叶轮间的相互干涉越小,当叶轮相对轴向间隙取值为0.55~0.85时,能有效稳定对旋风机内部流场、增大全压和提高效率。     

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"...     

自循环机匣对高速离心叶轮性能及稳定性影响的研究

本文以某高速离心压气机为研究对象,通过数值模拟的方法,研究了叶轮失稳流场和两种自循环机匣对其性能的影响,以期揭示自循环机匣影响叶轮性能和内部流场的内在机理。研究首先模拟叶轮在实壁机匣下的情景,发现小流量工况下的叶片表面二次流强度明显增大,在叶轮前缘和叶顶泄漏流大量掺混,以至于在分流叶片通道进口出现了大范围堵塞,形成大范围"尾迹区",引起叶片失速。针对上述现象,研究模拟叶轮在两种不同后槽位置的自循环机匣下的情景。采用自循环机匣结构后,最高能使失速裕度提升6%,设计点效率下降0.5%。在小流量工况下,气流主要由主叶片压力面附近流入机匣结构中。有效降低了叶顶泄漏流强度和压力面叶顶通道涡强度,同时还增加叶轮进口的流量,减小叶轮进口的气流攻角,降低了流动损失。     

叶尖间隙对轴流压气机近失速叶尖流动的影响

为研究动叶间隙大小对轴流压气机近失速叶尖流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、小间隙及2个大间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,设计间隙下压气机喘振裕度最大,随着间隙增大,裕度近似呈线性降低,失速形式由动叶吸力面分离引起的"叶尖失速"转变为"泄漏涡堵塞失速"。大间隙情况下,叶尖前缘附近发出的泄漏流形成松散的涡系结构,诱导中部及尾缘附近泄漏流共同形成回流及大量二次泄漏,堵塞转子通道进口,引起失速的发生。     

某重型燃气轮机压气机动叶弯曲变形故障分析

针对国内某热电厂首次发生的燃气轮机压气机第二级动叶顶部弯曲变形故障,从压气机进出口压力、叶片通道温度、排气温度、进口导叶(IGV)阀开度、轴承振动、余热锅炉出口烟气流量等多个监测参数入手,多参数协同分析可能造成故障的原因。在燃气轮机运行过程中,压气机出现进口静压增大0.001 2 MPa,出口压力减小0.078 2 MPa,叶片通道温度增大14.09℃,排气温度增大6.12℃,2^#轴承振动增大10.69 μm,余热锅炉出口烟气流量减少了0.25×10⁶ Nm³/s等异常现象。揭示了轴流式压气机第二级动叶叶顶弯曲变形机理,判断动叶叶顶局部弯曲与压气机旋转失速现象密切相关。若出现压气机进口压力增大,压气机出口压力减小,叶片通道温度及排气温度升高,轴承振动增大,余热锅炉出口烟气流量减小等参数的异常变化,可初步判断压气机发生旋转失速。     

燃气轮机旋转失速机理及防范对策

燃气轮机在工业领域发挥着重要的作用。随压气机向着高平均级压比、高效率和高喘振裕度方向的发展,简单叶片失速及旋转失速成为压气机不得不考虑的问题,其中,旋转失速不仅影响机器的稳定工作范围和运行可靠性,还可导致灾难性事故。因此,本文对燃气轮机常见失速机理及防范对策进行了分析,可为燃气轮机及压气机的进一步改进提供技术支持。     

旋转矩形通道流场特性的数值模拟

应用FLUENT软件对旋转矩形通道内气流流场进行三维粘性数值模拟，分析了RNG k-ε湍流模型和RSM模型在模拟旋转矩形通道气流流场的差别，以及旋转直通管道在不同流量及不同转速下其气流流场的变化规律。结果表明：RSM模型比RNG模型能更好地模拟湍流驱动二次流；通道内的主流和二次流特性随流量和转速发生显著变化。     

高速离心压缩机旋转失速的全流场数值模拟

使用商业计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算软件CFX求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程组,结合出口气腔模型对某带无叶扩压器的离心压缩机的旋转失速现象进行数值模拟。为了准确地模拟小流量下的失速流动现象,在CFD计算中采用包括蜗壳在内的全场网格。首先使用定常计算得到该离心压缩机的稳态性能曲线,并和试验测量值进行比较。然后引入出口气腔模型,模拟离心压缩机内的旋转失速流动。在小流量下模拟得到离心压缩机内部流场的非定常流动现象。分析气腔模型不同参数对失速流动的影响,气腔体积越大,计算得到的失速频率越低。     

低比转速离心泵叶轮流道形状的参数化设计

离心泵叶轮流道形状直接影响液体在流道内的流动状态和叶轮叶片设计,针对低比转速离心泵叶轮流道．将其分为轴向通道、转弯通道和径向通道三个部分;以叶轮流道内液体流经断面均匀变化为目标对叶轮流道形状进行优化,得到优化的流道形状;通过对Auto CAD进行二次开发实现叶轮流道的参数化设计,提高离心泵叶轮水力设计的效率和准确性,有助于离心泵叶轮的设计。     

矿浆泵内转速对固液流体速度矢量分布的影响分析

为了研究转速对深海采矿矿浆泵内部流动特性及对工作性能的影响,应用欧拉模型,RNGκ-ε(Renormalization-groupκ-ε)湍流模型及SIMPLEC算法,对矿浆泵叶轮及空间导叶内固液两相流场进行数值模拟,研究叶轮叶片和导叶叶片的绝对速度分布及外特性的影响。结果表明:随着转速n的增大,叶轮流道区域内的边界层更易分离,过流能力减弱,在叶轮出口处,射流-尾迹结构越强,水力损失越严重。空间导叶流道进口处的冲击更加猛烈,此区域流动愈加混乱,在导叶压力面进口处出现了范围更大的二次流。但随着转速n的增大,混合流体在导叶吸力面进口处的流动分离被抑制了,增大了过流能力,减弱了水力损失。     

高速小尺寸离心压缩机级内非定常流动的数值研究

采用非线性谐波法在设计点及近失速点,对应用于环保曝气装置的高速小尺寸离心压缩机级内流动,进行了非定常流动数值模拟,获得了该离心压缩机流道内的非定常流场结构,重点分析了流道中的损失结构及分布、二次流形式以及叶轮叶顶泄漏流动。研究结果表明:设计点小尺寸离心压缩机级内非定常效应不太强烈,而近失速点流道内的损失明显高于设计点,流道内的非定常效应也要强于设计点,同时,非线性谐波法可有效地模拟动/静非定常干涉。     

某带无叶扩压器的离心压缩机内部流动特性与稳定性分析*

为了分析确定引起离心压缩机失稳的关键部件,结合实验数据,采用数值模拟的方法对某带无叶扩压器的离心压缩机在90%转速下的性能与内部流动进行了详细模拟。综合分析实验所得的级特性线、动态压力信号、叶轮和扩压器内部特征流动,结果表明无叶扩压器为造成该离心压缩机失稳的关键部件。通过比较无叶扩压器在最高效率点与近失速点下内部的流动特征,提出了可能的扩稳方法。     

高压涡轮动叶气膜冷却的数值模拟

为研究旋转造成的非稳定性对高压涡轮动叶气膜冷却的影响,建立了3维涡轮叶栅通道模型,应用周期性边界条件数值模拟了不同转速下涡轮动叶表面气膜冷却效率和换热系数的分布,冷气进口与涡轮前总压比为1.07,温度比为0.5。转速增加,叶片前缘滞止线从压力面移向吸力面,气膜出流从吸力面移向压力面;压力面气膜冷却效率上升,换热系数下降;吸力面冷却效率先上升后降低;换热系数下降。与静止相比,旋转不稳定性增大了叶片表面气膜覆盖面积。     

1.5级涡轮动叶的非轴对称端壁造型数值研究

为探究端壁造型对涡轮动叶气动性能及流场特性的影响,分析非轴对称端壁造型对涡轮转子叶片的压差作用,开展基于非轴对称端壁造型的理论研究,提出一种涡轮动叶轮毂上凸、下凹的造型方案,研究非轴对称端壁造型对涡轮流场二次流损失的影响。数值模拟分析表明：非轴对称端壁造型对减小横向压差具有重要作用,在动叶轮毂鞍点处进行非轴对称端壁造型,比在通道内造型效果更好;涡轮动叶下端壁不同区间造型可有效降低涡轮动叶通道内的二次流流动损失,使用非轴对称端壁造型方法可有效地减小动叶出口总压损失系数0.132 2%。