涡轮增压器转子涡轮级气动轴向力数值计算

应用计算流体动力学软件CFX,以某柴油发动机的涡轮增压器涡轮级为研究对象,对其进行了轴向力传统理论计算与数值模拟计算。计算出不同发动机折合转速下涡轮端轴向力的大小,并与传统计算方法进行对比,通过对窄缝间隙的流场分析,找出两者之间差异的原因。研究结果表明,随着增压器转子转速增加,涡轮端轴向力合力越来越大,且两种计算方法结果差异随之减小,由最大值146.314N减至125.4N,减小了14.3%;研究密封环间隙、叶顶间隙对轴向力的影响,发现叶顶间隙对轴向力影响比密封环间隙小0.155～2.955N,并且发现在整个计算的过程中,传统计算给予的假设近乎理想状态,并非实际情况。     

高压涡轮级间封严盘振动特性研究

航空发动机轮盘在工作过程中容易出现危险的共振情况,为了研究高压涡轮级间封严盘的振动特性,通过振动特性结果来分析判断轮盘的可靠性,对航空发动机高压涡轮级间封严盘进行有限元分析,并设计完成模态试验,识别出高压涡轮封严盘振动模态参数,比对模拟与试验结果之间的差别,讨论了边界条件对模态结果的影响。结果表明:所设计的模拟盘和转接段合理,数值计算与试验结果之间误差小于0.2%,可结合二者结果用于高压涡轮级间封严盘调频、减振和排故方面。     

高空低Re数下低压涡轮气动特性

低压涡轮是航空发动机的重要部件,其效率变化对发动机推(功)重比、耗油率有显著的影响,因此,为提高航空发动机性能的研发,有必要对低压涡轮内部流动及换热特性进行全面细致地研究.采用气热耦合计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算方法,对某航空发动机低压涡轮高空低雷诺数下的流动特性进行深入研究,分析雷诺数对低压涡轮效率、流动特性的影响.结果表明随着雷诺数(Re＜2× 105)的增加,附面层分离损失不断降低使得低压涡轮效率单调增加.     

超临界汽轮机高压级改型设计的数值研究

采用商用软件Numeca数值模拟引进超临界机组的高压第八级静叶栅（原型）,并用试验数据校核计算结果。在实际工况下,设计前后掠叶片级。通过数值模拟原型级和改型级的气动性能,评价改型级气动性能的优劣。     

涡轮叶片一维气动方案多学科优化设计

涡轮叶片设计过程中涉及气动、几何、结构、材料、强度、温度等多个学科,需要用多学科优化设计方法进行涡轮叶片的设计。本文应用iSIGHT软件和基于精化网格法的自编程序分别进行了涡轮叶片一维气动方案设计。通过对iSIGHT软件中不同算法的求解与对比分析,为基于三维精确仿真的涡轮叶片多学科优化设计过程中的优化算法选择提供了参考。应用精化网格法编制的多级涡轮叶片优化设计程序,根据发动机总体提出的性能要求与约束条件,计算得到了多级涡轮热态子午流程通道以及涡轮叶片气动三角形等参数,为基于三维精确仿真的涡轮叶片多学科优化设计提供了初始的设计点。     

1+1/2对转涡轮的气动设计与分析

主要进行的是1 1/2轴流式对转涡轮的气动设计研究。发展了1 1/2对转涡轮的设计体系,采用基于流线曲律法的可控涡方法对1 1/2对转涡轮进行S2流面的设计,对叶型设计方面的工作进行了探索,在传统的参数法叶型设计程序的基础上发展运用bezier曲线进行叶型优化,并采用商用CFD软件开展对转涡轮S1流场和全三维粘性流场的数值计算。     

航空发动机高压涡轮转子叶片叶冠改型分析

以某型号航空发动机高压涡轮转子叶片为研究对象,对其叶冠进行改型分析.应用有限元软件建立模型,对比叶冠改型前后高压涡轮转子叶片的强度及振动特性.分析结果表明,叶冠改型前后高压涡轮转子叶片变形相差很小,叶冠改型后叶片静强度安全因数及抗振能力有较大提高,各阶固有频率均略有降低.由此可见,航空发动机高压涡轮转子叶片叶冠改型效果较好.     

气体涡轮流量计后导流体结构优化设计

通过数值模拟和实验测试相结合的方法,研究了LWQ80气体涡轮流量计后导流体的结构优化及其计量性能的变化规律。基于流量计内部流场特征及其流动机理的探究,分析得出造成后导流体压损的主要原因是后导流体区域的壁面边界层分离和流体流向偏转。由此提出了缩小分离区和提升导流片导流效果的优化思路,通过延长后导流体的长度和延后导流片的位置,设计了一种改进型的后导流体结构。研究结果表明：后导流体结构经过改进后,气体涡轮流量计的计量性能得到了明显提升。在流量为250 m~3/h时流量计的压损降低了20.5%左右,仪表系数的恒定性显著提高,最大示值误差降低了近2.5倍,且能有效延长流量计的使用寿命。研究结果有助于为气体涡轮流量计的结构与性能优化提供理论指导和技术支持。     

气动高压贮气瓶的优化设计

本文讨论了气动贮气瓶壁厚(外径)的设计,特别就采用热套容器时的设计方法进行了详尽的论述,并给出了将高压贮气瓶按加道林条件设计成热套组合筒的设计公式和设计方法。为设计承压能力高、重量轻的气动高压贮气瓶提供了一种实用的崭新方法。     

高压气体涡轮流量计的研制

阐述高压气体涡轮流量计研制的意义和设计依据;并介绍高压涡轮流量计的工作原理、结构特点、性能测试、计量特性等,以此证明研制的高压气体涡轮流量计可以作为贸易计量应用在高压管线上。     

转子对高压涡轮叶尖间隙变化规律的影响

基于涡轮叶尖间隙主动控制的需要,初步分析了涡轮叶尖间隙的变化机理,建立了机匣、叶片和转子的简化模型。在此基础上,分别仿真计算转速变化和发动机起动过程瞬态温度下转子的径向变化,讨论了转子在飞行器机动飞行情况下的振动幅值对叶尖间隙的影响。结果表明,转子振动幅值和径向位移对叶尖间隙变化有重要作用。     

轴流式水轮机叶片数控加工刀位轨迹仿真

分析了轴流式水轮机叶片的形状特点,用UG/CAD的建模技术为叶片建模.由木模图得到型值点,依据由点连线、由线成面、由面构体实体建模方法,构造叶片的几何模型,由UG/CAM生成刀位轨迹,实时观察模拟走刀过程,检查刀具与叶片之间是否产生干涉,过切等现象.     

1．0 MW 变速恒频异步风力发电机组设计改型

通过阐述兰电（ LEC）与沈工大风能研究所合作研制的FD60-1000样机的设计方案,介绍主要部件风轮、叶片翼型、塔筒改型为FD65-1000风电机组,通过试验得到低风速频率集中的地域,风电机组的发电量明显比样机的发电量要高,而且在接近额定风速区域功率曲线时基本和设计的理论功率曲线接近吻合,通过叶片改型气动外形和分析效果良好。     

一种改进的涡轮叶片叶型损失预测模型

借助于内部试验和公开发表的大量的叶型损失试验数据,在Kacker和Okapuu的叶型损失预测模型的基础上,提出一种改进的损失预测模型。和传统的方法相比,采用改进的损失预测模型能够更加准确地预测最新设计的涡轮叶片(包括高载荷低压涡轮叶片)的叶型损失。     

涡轮叶片并行子空间多学科设计优化

将Kriging近似模型与并行子空间多学科优化方法相结合,对包括气动、传热和结构三个学科的涡轮叶片进行多学科优化设计,并与传统单级多学科优化方法进行对比。结果表明,基于Kriging近似模型的并行子空间多学科优化方法优化结果合理,与单级优化方法相比优化效率明显提高,寻优能力增强,适用于复杂结构的多学科优化设计。     

汽轮机叶片通用回转铣夹具设计

根据叶片结构特性以及现生产叶片回转夹具存在不通用性以及不便于调试等问题,对现有叶片回转铣夹具进行改进,大大缩短了工装准备周期,减少了制造成本.通过生产实践验证,该通用回转铣夹具结构合理、加工稳定,完伞满足生产使用要求.     

汽轮机叶片截型测量数据的自动分析

介绍了汽轮机叶片截型测量数据的分析处理方法,开发了叶片截型误差自动分析软件。对叶片截型测量数据的分析实例表明,该软件应用于叶片生产可获得满意的使用效果。     

涡轮叶盘数控加工优化方法的研究与实现

为提高涡轮叶盘的加工效率和质量，提出了涡轮叶盘数控加工工艺方案，在粗加工阶段，采用插铣方法代替传统的点铣加工，分层加工，减小加工变形。采用UGNX进行涡轮叶盘建模，NERC-Max数控编程，VERICUT刀轨仿真。结果表明，采用插铣方法，切削效率高，刀具和叶片未发生干涉，加工阶段划分、刀轨设计合理。提出的涡轮叶盘数控加工工艺方案可行。     

垂直轴风力机三维气动性能研究及优化设计

建立了五叶片垂直风力机三维模型,采用滑移网格技术对五叶片垂直风力机的气动性能进行分析。研究结果表明,叶片的半径和高度会对风力机外围的速度场及湍动能分布产生明显影响,进而影响风力机的风能利用率。不同转速的风力机随着叶片宽度的增加其风能利用率呈现先增加后减小的趋势,同时在风力机转速一定情况下,风力机的风能利用系数随着叶片高度的增加也呈现明显的先增加后减少趋势。     

面向汽轮机叶片制造的斜主轴数控编程方法研究

通过分析普通三轴加工及多轴加工在叶片制造中存在的问题，提出了斜主轴数控加工技术，同时也指出了斜主轴数控编程中需要解决的问题。在研究了各种编程算法特点的基础上，结合在汽轮机叶片三维型面加工中的具体加工问题，提出了解决斜主轴数控编程的实现方法。