大膨胀比对转式离心透平设计

为了设计高效、轻便、紧凑的叶轮机械,根据对转式离心透平的结构特点,选定9个独立初始设计变量,对大膨胀比对转式离心透平进行一维气动设计.采用中弧线叠加厚度方法进行高压静叶和低压动叶的叶片造型,通过压力面和吸力面单独造型完成缩放流道式高压动叶叶片造型,并采用CFX软件对其进行定常数值模拟.结果表明:大膨胀比对转式离心透平的...     

基于Krain离心压气机叶轮的叶型优化

本文以设计压比为4.7的Krain离心叶轮为研究对象,以设计工况下多变效率为优化目标,对压气机叶型进行优化。采用CFX软件对其进行数值模拟,通过对内部流场分析发现叶轮入口存在较强的激波;基于ANSYS Design Exploration平台,采用Bezier曲线对该离心叶轮的叶片中弧线进行参数化,通过改变Bezier曲线控制点得出一系列设计叶型;对设计叶型进行数值模拟,筛选得出最优结果。优化后,设计工况下,叶轮多变效率提高0.84%,叶轮入口激波强度有所降低;同时也证明了使用ANSYS Design Exploration平台进行离心压气机优化的可行性。     

透平叶栅叶型正问题设计体系开发及应用

本文在提出了一种透平叶栅新的叶型设计方法的基础上，开发了相应的计算机辅助设计系统。     

基于NURBS曲线的高亚音速压气机叶型参数化建模方法研究

具有良好灵活性的高精度叶型参数化建模方法对于压气机叶型设计和优化具有重要影响。本文研究了一种基于非有理B样条曲线理论(NURBS)曲线组和遗传算法的轴流压气机叶片参数化建模方法。该方法基于中弧线厚度叠加法,采用两条三次七点NURBS曲线分别构造中弧线形状和厚度分布,前尾缘采用双二次NURBS曲线,通过多段曲线光滑拼接实现叶片造型。以压气机型线方差值最小作为目标函数,利用遗传算法实现了叶型的参数化建模。通过数值模拟实验证明,本文提出的参数化造型方法适用于高亚音速压气机叶型的参数化建模。     

海豚叶型设计的初步尝试

为了探索在超跨音速下具有优良启动特性的叶型,以某跨音速叶型为例,初步尝试设计海豚叶型,并对其流场进行了数值模拟,以评估这种叶型是否适合于超跨音速流动。     

离心压气机特性曲线形成机理分析

性能曲线是评价压气机性能的重要指标,对其变化趋势及形成机理的研究具有重要意义.本文对一广泛使用的离心压气机进行全三维CFD模拟,对压气机特性曲线,特别是最高效率点之后的压比特性曲线的若干特点进行分析研究,并总结出形成这些现象的流动机理,为研究者进一步理解压气机的流动特点,从而为指导设计出更高性能的压气机莫定了基础.     

离心压气机特性曲线形成机理分析

性能曲线是评价压气机性能的重要指标,对其变化趋势及形成机理的研究具有重要意义。本文对一广泛使用的离心压气机进行全三维CFD模拟,对压气机特性曲线,特别是最高效率点之后的压比特性曲线的若干特点进行分析研究,并总结出形成这些现象的流动机理,为研究者进一步理解压气机的流动特点,从而为指导设计出更高性能的压气机奠定了基础。     

基于正交试验的离心风机多因素优化设计研究

以某离心风机效率为优化目标,选定离心风机的4个关键参数:转速、叶轮直径、出口安装角、叶轮出口宽度,基于正交试验设计法,通过CFD数值仿真计算以及对计算结果的极差法分析,得出叶轮几何参数及转速的相对最优组合模型。组合模型计算结果表明,优化后风机达到设计要求。同时,优化组合模型风机静压效率可提高4.49%,全压效率提高6.94%。该研究方法适用于具有目标明确的风机改进设计,可快速精准获得优选方案。     

2.2MW四级串联式向心透平气动设计

使用Concepts NREC向心涡轮设计工具,结合CFD(Computational Fluid Dynamics)计算校核,实现了2.2MW四级串联式向心透平的气动设计。计算结果表明：各级向心透平动叶进口攻角处于-15.0°～-30.6°范围,动叶通道流场均匀无分离。各级动叶出口气流设计为轴向流出,通过级间流场光顺的转弯段,级后静叶前缘无明显攻角,表明各级动静之间流动匹配良好。最终整机在3.786kg/s的较小流量下,以92.2%的总总等熵效率实现了2.3MW的总输出功率。     

基于非均匀有理B样条曲面重构汽轮机扭曲叶片

为了准确高效地构造汽轮机叶片曲面,采用三次非均匀有理B样条拟合叶片表面.分别采用向心参数法和累积弦长参数化法计算叶片横截面和纵向的节点矢量,根据求得的控制顶点网格和节点矢量建立叶片精确的数学模型,并给出其矩阵表达形式.经实例验证表明:所建立的叶片数学模型完全满足精度要求,对提高叶片的设计质量和进行叶片动力特性分析具有实用价值.     

某型TRT机组叶片性能优化设计

某运行高炉煤气余压回收透平发电装置(Blast Furnace Gas Top Pressure Recovery Turbine Unit, TRT)的动叶片是直叶片,机组运行效率不高。在不改变机组进气条件的前提下,通过优化叶型降低流道中的损失,提高TRT涡轮的效率。在给定TRT涡轮通流尺寸的基础上优化动叶片的型线,对原始型线进行三维CFD计算,在原型线的基础上进行优化改进,并针对动叶片的叶身部分做了强度校核计算,优化后机组的总效率提高了1.7%,机组的输出功增加了4.2%。     

透平叶片弯、扭、掠联合造型规律及其气动性能研究

为研究静叶弯、扭、掠联合造型对流场结构的影响,以某高压透平首级叶片为研究对象,借助计算流体力学与正交优化方法,基于动静叶最佳匹配原则（即对于每种静叶构型,动叶都进行了相应的扭转规律变化,使得动静叶气动性能处于最佳匹配状态）,研究了静叶不同复合构型方式对流场结构的影响。结果表明：在合理的静叶弯曲规律下,静叶扭转改型对透平性能有较大影响,掠改型对透平性能影响有限;在一定的扭转规律下,对静叶进行掠改型对轮周效率的影响较小,仅后掠改型会提高透平的轮周效率;对弯扭掠静叶匹配扭动叶进行联合优化,得到的最佳透平的轮周效率为87.12%,与原始透平相比,轮周效率提高了2.09%。     

汽轮机叶片枞树型叶根轮缘优化研究

叶片是汽轮机中重要的零部件之一,其可靠性直接关系到整个机组的安全运行。因此,通过改进叶片结构来弥补材料强度方面的不足,减少叶片事故,进而提高整个机组的安全性是非常必要的。对汽轮机叶片枞树型叶根轮缘完成了多变量优化分析工作,基于APDL编程语言对枞树型叶根轮缘进行了多参数建模,通过求解7个特征变量的优化值,以达到叶根轮缘最大、等效应力最小的目的;并对具体的叶片分别采用零阶算法结合一阶算法、智能优化算法(遗传算法、粒子群算法、模拟退火算法)及模式搜索等方法进行了优化。分析结果表明,在综合考虑精度及优化时间的情况下,模式搜索算法是解决本问题的最佳方法。研究结果可以为汽轮机叶片叶根轮缘部分的设计提供理论支持,并在一定程度上提高透平机组的运行可靠性。     

基于神经网络＆NURBS技术的叶片优化设计研究

应用流行的神经网络技术与先进的几何描述方法NURBS技术，对某两级风扇进行优化改型设计，特别针对于转子2的根部截面进行优化，通过对优化前后的转子2以及两级风扇的流场气动结构与特性的对比分析表明，该优化设计方法确实可行，具有一定的先进性，能够改善叶轮机械的整体气动特性，可以为叶轮机械的优化设计提供一种新的途径。     

汽轮机叶片设计和几何成型方法综述

分析了汽轮机叶片型线设计的初参数特性以及它们对气动和强度影响 ,并给出叶片设计基本原则和几何成型方法     

汽轮机叶片的建模及插补算法研究

为提高汽轮机的工作效率,汽轮机叶片的表面通常是设计成扭曲的变截面曲面,叶片形状十分复杂,因此,汽轮机叶片的精确几何造型对保证叶片加工质量十分重要。进行汽轮机叶片数学建模和数控插补算法研究,根据图纸数据对汽轮机叶片进行基于NURBS曲线和曲面的反求计算,建立了汽轮机叶片的精确数学模型。针对叶片高速高精度数控加工的要求,以叶片数学模型为基础,建立叶片截面的NURBS曲线组,利用MATLAB编程仿真,验证了采用不同插补算法进行叶片数控加工的适应性。     

叶片数对离心泵瞬态空化特性的影响

为研究叶片数在离心泵设计工况下对瞬态空化特性的影响,基于SST k-ω湍流模型和Zwart空化模型,以3种叶轮叶片数的离心泵为研究对象对其内部空化流动进行三维非定常数值模拟。结果表明:对于3组不同叶片数(Z=4、5、6)的叶轮,随着叶片数逐渐增加,离心泵扬程增加,但效率无明显差异;不同叶片数离心泵的空化特性曲线不同,临界空化点压力以及扬程断裂值不同,3种叶轮方案在无空化时的扬程分别为44.8、41.8和39.2 m,扬程断裂的相对值分别占其扬程的27%、25%、32%,即Z=5的叶轮离心泵扬程下降最少;在叶轮的一个旋转周期内,随着时间的增大,Z=4的空泡体积逐渐增加,Z=5和Z=6的空泡体积逐渐减小;叶片数较少时,叶轮流道内相对轴面漩涡运动剧烈,流体的绝对速度降低,造成泵压头的衰减,加速空化发生。     

径向式汽轮机叶轮参数分析及优化

径向式汽轮机叶轮的叶片角度,叶轮进口直径和叶片宽度等因素直接影响着它的蒸汽利用率和机械效率。针对目前径向式汽轮机效率不高,能量损失偏大等问题,以某径向式汽轮机叶轮为研究对象,利用Proe、Ansys等软件对其进行流体域建模,然后进行网格划分、数值模拟、流场分析等一系列工作,分析了该径向式汽轮机的工作效率和损失,并提出了优化叶轮参数的具体方法。