Numerical investigation on bowed blades of Iarge meridional expansion Turbine

To improve the performance of the Turbofan engine,several measures should be considered during design process.Such measures,relating to aerodynamic characteristic design,include the maximum enthalpy per stage,the shortest axial length,the minimum blade rows and the highest efficient in design and off design condition.To satisfy theses design characters,the meridian geometry of the engine will he excurvature at a high degree transition part between HP and LP turbines.The study is to investigate the effect of blade bowing on flow loss at blade tip and root of the type of turbine.Such turbine,tending towards separation,with severe secondary flow at the tip and strong radial flow at exit,was simulated by the 3D N-S solver Numerea,and there were several different stacking line bowing schemes in all.The results show that tip negative bowing and root positive bowing is able to weaken radial flow,consequently reduce the flow loss at the tip and root.     

Flow separation control by using bowed blade in highly loaded turbine cascades

Due to the serious flow separations and centralized vortices,there are high secondary losses in highly loaded turbines.It is imperative to find measures to control the flow separation and vortices hence improve the turbine performance.This paper reports our recent progress on flow separation and vor-tices control in highly loaded turbine cascades by using bowed blades.Two sets of highly loaded tur-bine cascades with the turning angles of 113° and 160°,and each with 7 bowed blade angles 0°(straight),±10°,±20...     

风力发电机叶片的雾凇覆冰数值模拟

为了解风力发电机叶片覆冰情况,以某型300 kW风力发电机叶片为研究对象,根据切片-重构的思想,将叶片划分为有限个截面,基于叶片覆冰的物理过程,采用边界元法对风力发电机叶片的空气流场进行计算;采用拉格朗日法分析计算水滴在叶片表面的碰撞过程;通过迭代计算和冰形重构模拟覆冰增长过程,从而建立风力发电机叶片三维雾凇覆冰增长模...     

汽轮机叶栅内蒸汽流动的数值模拟研究

蒸汽汽轮机叶栅内流动属于变截面管流问题.本文利用力学知识建立了叶栅机翼理论,利用Computational Fluid Dynamics （CFD）软件对蒸汽在汽轮机叶栅内的流动进行了数值模拟研究,包括稳态流动及非稳态流动,并对叶栅内部蒸汽流动的压力和马赫数进行了动态显示,分析研究验证了与流体力学有关机翼和叶栅边界层理论知识.     

A comparative analysis of 3D flow fields between straight and bowed blades in a steam turbine

A commercial Navier-Stokes flow solver has been employed for simulating steady subsonic flow characteristics and analyzing the comparative features of flow fields between straight and bowed blades applied to the stator of a high pressure steam turbine, For comparison, we have studied the effeets of bowed blades on the wakes of stator trailing edge and horse shoe vortex in the rotor. It was found that the position of wakes for bowed blades is shifted toward the blade suction side. Also, we have discussed and compared the entropy generation and energy loss caused by dissipation mechanism within the boundary layers on the hub and shroud; and temperature gradient in lneridional plane.     

基于CFD的水轮机内部流场数值模拟与分析

为预测水轮机内部的流动规律,建立水轮机二维几何模型,并对其进行结构化网格的划分,运用计算流体力学软件,采用标准 k-ε湍流模型和simple算法对粘性流场中水轮机内部复杂的流场变化进行了数值求解,获得了水轮机内部的流场分布云图,分析水轮机的流场特征,并将预测值与实验值对比,为水轮机的理论设计和性能预测提供依据。     

倾斜/弯曲导叶对跨声速涡轮非定常性能的影响

为探究倾斜/弯曲导叶对涡轮气动性能及非定常性的影响,采用SAS SST方法求解N-S方程组,对不同倾斜/弯曲导叶构型的跨声速涡轮级进行全三维黏性非定常数值模拟.分析倾斜/弯曲导叶对涡轮级效率及效率波动的影响,以及对导叶和下游动叶总扰动强度、各阶谐频扰动强度的影响,结合时空图将扰动与流动现象进行关联,探究导叶构型影响涡轮非定常性的机理.结果表明:正倾斜和正弯曲导叶可以有效地提升涡轮级效率,并减小涡轮级效率波动水平,使得涡轮级运行更加平稳;跨声速涡轮转子叶片上主要气动扰动来源于导叶尾缘激波在下游转子叶片上移动及反射产生的压力扰动,倾斜/弯曲导叶可以有效降低转子叶片扰动强度;正倾斜导叶主要通过影响一阶谐频的扰动强度来降低转子叶根和叶尖的总扰动强度,但叶中区域扰动强度则通过降低二阶及更高阶谐频上的扰动实现;正弯曲导叶转子叶根位置的扰动强度降低主要通过三阶谐频扰动强度降低实现,叶尖区域扰动强度的降低主要通过一阶谐频扰动降低来实现,而叶中区域的扰动强度则通过各阶谐频上扰动强度共同降低实现.     

叶轮式颗粒流量计工作过程的数值模拟

用颗粒离散法数值模拟循环流化床中测定物料流率的叶轮式流量计工作过程。数值模拟结果表明颗粒质量流率与叶轮转速基本呈线性关系，这与实验所得到的结果相吻合。研究了叶轮的叶片数目和角度对颗粒质量流率与叶轮转速关系的影响。     

风力机流场速度数值模拟

为了研究风力机在不同来流风速下和额定风速下运行时的尾流情况,采用数值模拟计算的方法,对美国可再生能源实验室(NREL)5 MW风力机进行建模并选择不同来流风速进行数值模拟计算.通过模拟计算数据可以看出,风力机下游的风速在0D~4D区域内恢复迅速,在4D~12D区域内恢复缓慢,在12D~16D区域内恢复迅速.其中,在风力机下游6 D距离处,来流风速恢复到接近来流风速的60%,在20D处恢复到来流风速的92.8%.由此表明,初始来流风速越大,风力机下游风速越容易恢复到初始风速,并且可以认为在下游20D处下游风力机不再受上游风力机的影响.     

涡轮分级机内腔流场的数值仿真研究

涡轮分级机内腔流场的研究是一个非常复杂而又重要的问题，针对FW-Φ150型强制涡卧式涡轮分级机的内腔流场，利用最新的CFD技术，建立起分级机叶片间的三维旋转流场模型，分别进行了叶片形状为直型和带后弯导板型时的数值模拟计算。结果表明，当采用后弯导板的叶片形状时，混合气流通过两叶片间流场会产生一种正方向的涡旋，它可以抵消使用直叶片时由于涡轮高速旋转而不能克服的附加反方向涡旋，从而使流场更加稳定，容易形成整流。该研究为开发适合亚微米级的高效精密分级机提供了一定的理论依据。     

水平轴风力机叶轮流场的数值模拟

利用GAMB IT建模软件对某大型水平轴风力机进行了整机建模,采用计算流体力学软件FLUENT对风力机整机的流场进行了数值模拟,给出了水平轴风力机流场数值模拟的原理和一般性步骤,得到了风力机流场的压力分布、速度分布,以及叶片截面的流动分离情况等结果.对风力机流场的数值模拟和分析可为风力机叶片的设计、改型和研发工作提供一定的指导.     

船用燃气轮机燃烧室三维冷态湍流数值模拟

对某种船用工业燃气轮机燃烧室中的三维冷态流场进行了数值模拟，此燃烧室具有突台结构，并且燃烧室的入口切向速度分布沿着半径方向是线性的，在计算中采用了改进的κ-ε双方程湍流模型，数值模拟的结果和实验数据进行了比较，结果符合较好，另外，分析了燃烧室内的旋流，回流等流动特性，对于燃烧室的设计与优化工作起到了辅助作用，对燃烧室三维冷态流场数值模拟的成功计算对于今后对燃烧室热态问题进行数值模拟打下了基础。     

水平轴风力机流场的数值模拟

采用NRELS809翼型数据建立了水平轴风力机的整体模型及整机的流场模型.利用Fluent软件对模型进行仿真计算.结果表明,叶片截面形状对流场变化有影响.其中气流在叶片前后流场变化较大,叶片后部易出现涡流,存在负压,而叶片长度方向上的截面气流也有变化.     

风力机叶片的红外热成像无损检测的数值研究

针对大型风力机叶片的典型材料中可能存在的典型缺陷,以脉冲红外热成像法检测风力机叶片的内部气孔为例,建立了轴对称非稳态导热模型,应用ANSYS软件,进行计算机模拟计算,得到模型在脉冲加热-冷却阶段任一时刻的温度场和热流场以及有缺陷区及无缺陷区对应表面温度及温差的变化趋势,从理论计算的角度揭示了红外热成像检测材料内部缺陷的机理,同时验证了应用红外热成像技术无损检测材料内部缺陷的可能性.     

涡轮级进口温度分布不均匀时流场和温度场的非定常数值模拟

采用Jameson的四阶龙格－库塔法研究了高压涡轮叶栅进口有温度畸变时的涡轮流场。通过对一级涡轮叶排的非定常数值模拟,计算结果表明,由于叶排间的相互运动,叶片表面的压力呈周期性地变化,流场也是周期性地变化;当进口气流温度分布不均匀时,进口的热气流会向转子压力面上适移,导致压力面上产生热点,使动叶表面温度发生很大变化,加入热斑时静叶栅内流场的影响较小,对动叶栅内流场影响较大。     

绕流柱形对层板流阻特性影响的数值模拟研究

利用有限体积法对三维可压缩的N—S方程进行离散，对内部绕流柱形分别为圆形、方形和菱形的多孔层板冷却结构进行了数值模拟。网格划分采用非结构化网格，湍流模型为Realizableκ-ε双方程模型，近壁处湍流采用壁面函数法处理，采用SIMPLE算法求解速度与压力的耦合。计算获得了3种冷却结构内部各气流参数的三维分布和流动阻力特性。结果表明层板内部的流场结构十分复杂，射流冲击后在扰流柱前反卷形成驻涡。3种绕流结构中方形结构流动阻力最小，菱形最大。将计算结果与实验结果进行了比较，两符合良好。     

基于大涡模拟法的水轮机全流道内部流动的数值模拟

作者建立了水轮机各部件及全流道的的几何物理模型 ,对整个过流通道进行网格 ,利用大涡模拟法对混流式水轮机的内部流动进行数值模拟     

基于CFD的水泵水轮机压力脉动分析

针对水泵水轮机的压力脉动问题,采用计算流体力学进行了全流道数值分析。在活动导叶以及转轮之间的无叶区沿圆周方向设置61个监测点,并且对水轮机工况以及水泵工况分别采取不同工况进行压力脉动分析,对比分析不同工况的流场与压力脉动之间的联系。结果表明,水轮机工况以及水泵工况无叶区压力在时空尺度上均呈现周期性分布,水轮机工况压力分布主要由转轮叶片所决定,水泵工况压力脉动主要由活动导叶决定。水泵工况压力脉动强于水轮机工况。     

气液两相多级液力透平的全流道数值模拟

以DG85-80五级节段式离心泵做液力透平,基于CFD软件,采用N-S方程和标准κ-ε湍流模型,选择Mixture多相流模型,利用SIMPLE算法,对其在纯水介质和气液两相介质时进行全流道数值模拟,得到透平的外特性曲线和内流场规律。结果显示:气液两相透平在最优工况点的压头、功率比纯水透平的高,而水力效率和质量流量较纯水透平的低;在最优工况点,随着级数增加,气液两相透平各级导叶、叶轮进出口压差增大,其内部压力分布的不均匀性增加,叶片工作面进口附近的漩涡区域减小;与小流量时的透平相比,大流量时透平各级叶轮、导叶内部的气体体积分数较大,透平叶轮出口附近的高含气率区域较小,各流道中气体分布的不对称性加剧。       

风力机翼型边界层分离流动三维特性的数值模拟

针对NRELS809翼型绕流流动分别建立了二维和三维可压缩湍流模型,并进行了相应的数值模拟计算。湍流黏度分别采用基于RANS的Spalart-Allmaras和k-ωSST两种湍流模型来处理。研究结果表明:基于RANS的三维Spalart-Allmaras湍流模型在大攻角下得到了更加细致的涡结构,且更能显示出边界层分离流动的三维特性,计算出的翼型气动性能与实验测试值更接近,因此,Spalart-Allmaras湍流模型比k-ωSST湍流模型在预测翼型失速后气动性能方面更加有效。数值计算结果同时揭示了分离流动的三维特性是影响翼型气动性能的重要因素,而二维模型并不适用于翼型气动性能的计算。