现代三维气动设计方法在燃气涡轮中的应用

运用数值模拟的方法对设计的一双轴两级涡轮的三维设计进行了分析。分析的结果表明：叶片子午流道曲率变化，叶片弯曲和掠以及叶片型曲率分布是相互影响的相互制约的，它们都是进行叶片三维设计的有效方法，针对具体问题，应将它们合理地进行组合应用。     

风力机翼型气动性能混合计算方法的研究

基于流场有黏-有势混合求解的概念,将雷诺平均N-S方程(RANS)与面元法相结合,独立开发了流场分区混合数值计算程序(HNSP),用于风力机翼型气动性能计算.以风力机专用翼型S814为例,采用开发的HNSP法、势方程耦合边界层方程的Xfoil程序及单独求解有黏流动的RANS方法,计算了其在0°～20.2°攻角范围内的气动性能和流场分布,并与试验结果进行了对比,探讨了黏性计算域范围对计算结果准确性和计算时间的影响.结果表明:该文开发的流场有黏-有势混合计算程序HNSP可在较大的攻角范围内较准确地模拟风力机翼型流场和气动特性,具有较好的适用性,且相对于全黏计算,可有效节省计算资源和时间.     

局部进气高速涡轮气动噪声控制方法研究

随着高速涡轮在民用和军用领域的快速发展,其噪声问题受到人们越来越多的关注。本文对涡轮气动噪声的产生机理、数值计算方法以及设计过程中控制方法进行研究。针对局部进气高速涡轮机,为了抑制由动静叶干涉引起的单音辐射噪声,提出了增大喷嘴的几何出气角、喷嘴下俯、喷嘴单侧修型和增大动静叶间距的流道优化设计方法以控制涡轮机内的流动状况进而降低噪声,最后结合某型高速涡轮降噪优化设计案例总结了涡轮气动噪声优化设计体系流程。     

涡轮叶片三维气动分析方法研究

精确的涡轮叶片气动性能计算是对其进行设计优化的重要基础。基于PRO/E软件建立了某涡轮流场叶片三维参数化实体模型,采用SST(shear stress transport)湍流模型对建立的涡轮流场叶片进行了三维气动分析,得到了流场及叶片表面的温度、压力、流速以及能量损失等气动参数分布,并对它们的变化规律进行了分析;基于叶片气动效率计算公式,给出了叶片平均气动效率的计算方法并分析了叶片气动效率沿叶高的变化规律,为涡轮叶片的气动设计优化奠定了较好的基础。     

燃气轮机涡轮特性计算方法

介绍一种计算燃气轮机涡轮变工况特性的方法，给出了主要公式、主要公式的推导、计算表格和气体动力函数的主要公式。采用气体动力函数为工具便于实现计算机编程。特性用折合参数形式表达，可通用于涡轮各种工况。与压气机特性一起可完成燃气轮机联合工作线计算，确定启动过程和变负荷特性，对于设计新的燃气轮机和研究在运的燃气轮机是必不可少的。本方法曾用于工厂燃气轮机设计计算。     

变几何涡轮对涡轮气动性能的影响研究

针对自由涡轮导向器叶片可调的多级轴流涡轮进行气动性能研究。结果表明:通过改变自由涡轮导向器叶片角度可以调节多级涡轮的流量、效率、膨胀比分配和功率分配,自由涡轮导向器叶片角度变化对涡轮流场和各级静叶损失产生明显的影响。     

非对称涡轮增压器一维配机计算方法研究

非对称涡轮增压器可在保证柴油机废弃再循环(EGR)率的同时降低泵气损失,由于涡轮机的两个流道流量不对称,需要在一维配机计算中使用恰当的模型反映不对称性造成的影响。本研究采用GT-Power软件计算对比了对涡轮机模型进行复杂建模和简单建模的2种策略对结果的影响,采用对两个流道分别建模的复杂模型需要使用两流道折合流量比例不同的8张涡轮机脉谱(Map)图,而使用简单模型仅需1张Map图。通过与发动机试验数据对比,表明采用对两个流道分别建模的复杂模型计算误差小于简单模型。     

气冷涡轮叶栅流场计算方法及其应用

基于三维N-S方程求解,采用三阶段精度TVD格式以及分区算法,结合自由型曲面复杂网格生成技术,开发了高效的冷气掺混流场计算方法。对某气冷涡轮在多种喷气方案下的流场进行了数值模拟,指出叶片前缘喷气对叶栅能量损失影响相对较小。叶片顶端开设离散孔喷气方案具有较小的能量损失以及较好的气冷效果。所开发的计算方法能够较好地应用于冷气掺混复杂流场的计算。     

熵函数法在航空发动机涡轮效率计算中的应用

为提高涡轮效率计算精度,将熵函数法引入到涡轮效率计算过程中,借助变比热法等熵绝热过程基本方程,准确求解涡轮进出口截面理想等熵焓差,进而得到涡轮效率。利用该方法,对某型核心机的变比热涡轮效率进行计算,得到不同因素对涡轮效率的影响规律,并完成敏感性分析。分析结果表明：熵函数法能够将涡轮效率计算误差减小到1%～2%之间;压气机引气量的增加会导致涡轮效率计算值偏高,而压气机出口漏气量越小、高压轴效率越高,涡轮效率计算值越低;压气机出口漏气量对涡轮效率的影响最大,而高压轴效率敏感度最低。     

键合图方法在气动系统中的应用

采用双通道伪键合图法,在假设工作介质满足理想气体状态方程的情况下,寻找气动系统Ｇ场,Ｒ场及气动１元件的描述方法,针对气罐充气过程和气缸出口节流调速因路进行仿真和实验。     

导叶约化中心位置对涡轮非定常气动计算的影响

针对工程上常用的基于叶片数约化的涡轮非定常计算方法,为了掌握导叶约化中心位置对于涡轮内部流动非定常计算结果的影响规律,对导叶前缘约化、导叶尾缘约化、不约化三个算例进行了非定常计算与对比分析.研究结果表明:导叶前缘约化方式对于涡轮气动性能时均值影响量级在1％以上,而导叶尾缘约化方式的影响不到前者的1/2;两种约化方式均能...     

某型螺旋桨飞机气动噪声降噪研究

针对某型电动螺旋桨飞机噪声过大问题,在保证螺旋桨气动特性的同时,提出了改进沿展向桨叶形状的降噪方法。采用FW-H模型、非定常滑移网格及大涡模拟方法获得了气动噪声频谱特征;通过地面远场噪声试验,得到了螺旋桨在三种转速下的气动噪声频域特性和声压强度分布规律。对比分析螺旋桨各测点声压级试验数据和数值计算结果,证明了数值计算模型的准确性。基于所建立的计算模型和方法,预测了不同螺旋桨在三个转速下的声压级分布,得出桨叶形状对螺旋桨气动噪声的影响规律。研究表明:当螺旋桨转速高于1 000r/min时,新叶片较原叶片气动噪声明显降低。这说明桨叶载荷噪声在气动噪声中起主导作用,可以通过改变沿展向桨叶形状,有效降低叶片的气动噪声。     

气动优化设计中的进化计算

基于进化计算的气动优化设计，近年在气动设计领域特别是在透平叶栅气动设计领域得到了飞速发展。本文对这方面的研究进展及其应用进行了综述，首先给出了气动优化设计的基本概念、进化算法的基本概念和分类及其特征，介绍了基于进化计算的气动优化设计的研究现状，然后结合作者的研究工作示出了气动优化设计中进化计算的几个应用实例，用于证明进化计算在气动优化设计中的有效性，最后论述了气动优化设计技术的最新研究方向。     

小波降噪在柴油机振动诊断中的应用研究

基于小波分析与神经网络的振动信号故障诊断方法，本文提出在小波包特征提取前对原始信号进行小波降噪处理，并以295柴油机进排气系统故障诊断为例验证采用小波降噪处理方法的必要性。结果表明：进行小波降噪处理的故障识别率较未经小波降噪处理的有较大提高。     

某跨音速气冷涡轮三维气动优化设计研究

为了提高跨音速气冷涡轮的效率,减小涡轮内的二次流损失,基于弯叶片设计方法,编制了弯叶片生成程序,同时借助优化设计方法,对某高压涡轮进行了气动优化设计。优化过程中,在导叶中应用弯叶片技术,同时优化动叶进出口气流角,以适应动静叶间匹配的变化。优化结果显示,在流量及功率变化不大的前提下,级效率较原型提高0.3%。效率提高的主要原因是优化后导叶中横向二次流损失减小。     

动力涡轮动叶预扭对涡轮部件气动影响研究

在航空发动机的低压涡轮,特别是涡轴与涡桨发动机的动力涡轮中,工作叶片通常为带冠预扭叶片。叶片预扭的引入必然会对涡轮部件的气动性能和流动情况造成影响。本文以某发动机的整个涡轮部件为研究对象,通过数值模拟的方法,对地面起飞和最大巡航两种发动机工作状态下,动力涡轮两级动叶预扭对涡轮部件的气动性能和流动情况造成的影响进行了研究。研究发现:动力涡轮动叶预扭对涡轮部件中的低压涡轮、动力涡轮的性能和流动情况有明显影响,且两级动叶分别预扭造成的气动影响可以叠加;由于地面和空中两种状态下动力涡轮的工作状态不同,故预扭对动力涡轮气动损失的影响规律不同。     

长耳鸮翼型气动及声学特性研究

采用大涡模拟技术对长耳鸮翅膀展向20%、40%和60%截面处翼型的非定常湍流场进行数值模拟,并基于Lighthill声类比方法对非定常流场诱导的声场进行计算,研究上述仿生翼型的气动与声学性能。研究结果表明:三种仿生翼型均具有高升阻比特性,其中20%、40%截面处翼型的升力系数较高,5°攻角下分别为1.86和1.72;20%截面处翼型阻力系数最高,且在强烈的逆压梯度下,20%和40%截面处翼型气流在压力面前缘开始分离,在下游处自由剪切层产生了明显的不规则涡结构;翼型尾缘处,涡流脱落后在尾迹区发生涡结构破碎;60%截面处翼型载荷分布最均匀,附面层增长缓慢,因而该翼型流场的涡量相对较小,使得其诱导噪声较低。声学计算结果表明,三种仿生翼型的最大声压级分别为85.8、78.6和74.8 d B。     

低压涡轮导向器气动性能的实验研究

为了考查低压涡轮导向器的气动性能,在低速环形叶栅风洞上对导向器的实验叶栅进行了吹风实验。测量了由栅前至栅后共6个横截面的气动参数分布以及叶片和上、下端壁表面的静压场。实验结果表明,主流区的损失并不太大,主要的损失发生在上、下端壁附近,尤其是上端壁附近的损失非常大。引起叶栅损失的主要根源在于叶栅子午面较大的扩张,进一步降低叶栅的损失应从改进叶栅通道的子午面型线出发。     

VB和Fortran混合编程在工程计算中的应用

利用Fortran语言强大的计算功能、Visual Basic语占良好的可视化界面设计功能并结合与OfficeExcel等很强的数据交互能力,开发出具有较好的人机交互界面的丁程计算程序.讨论了VB和Fortran混合编程方法中VB与Fortran的接口,分析并解决了在前后处理界面实现过程中所遇到的一些典型问题,完成的软...     

动态尾流模型在水平轴风力机气动性能计算中的应用

根据势流理论导出风力机动态入流对速度诱导因子及推力系数的影响,建立了动态尾流气动模型.改进了风力机动态过程分析中传统的准稳态平衡尾流近似模型,从而较真实地反映尾流动态滞后和动态诱导速度场,更适用于风力机动态气动分析.应用该动态气动模型开发了风力机动态气动性能计算程序,对一台1.3MW失速调节型风力机进行了气动性能计算.通过比较动态尾流模型和平衡尾流模型处理阶跃风和阵风等动态过程的计算结果,分析了动态气动模型及其数值方法的正确性和实用意义.