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。     

空气冷却涡轮叶片气热耦合数值计算

借助CFX-TASC flow程序的气热耦合数值模拟技术分析了文献[1]实验研究的径向冷却高压涡轮叶片,计算结果与实验数据比较吻合,与绝热壁面条件的结果比较,叶片外表面的等熵马赫数增加.     

双轴涡喷发动机动态过程数值模拟的新方法

本文提出用实测的高、低压转速曲线，取代燃烧室或高压涡轮特性图，做为描述双轴涡喷发动机动态工作过程微分方程组的已知条件，使得该方程组能封闭求解．从而为双轴涡喷发动机的数值模拟提供了一个新方法．文中针对双轴涡喷发动机的某一动态过程，用本方法及现有方法进行了对比计算，结果表明，本方法可以有效模拟这一动态过程，并获得该过程的高压涡轮效率或燃烧效率，其误差最大不超过５％．由于该方法不需已知燃烧室或高压涡轮特性图，因此它可应用于机载武器发射时双轴涡喷发动机的动态过程的数值模拟．     

空气涡轮液体火箭发动机建模与仿真研究

空气涡轮火箭发动机ATR(AeroTurbo Rocket)是一种吸气式组合推进装置,可以作为战术导弹、巡航导弹和重复式二级入轨航行器的一级动力等不同任务背景飞行器动力而引起关注.文章建立了液体推进剂ATR发动机非线性气动热力模型,模型考虑变比热容影响,并将发生器与主燃烧室热力计算模块与涡轮发动机仿真迭代计算模块集成,开发了仿真软件,可用于ATR发动机设计点和非设计点特性计算.文中分析了热力循环参数对液体推进剂ATR发动机性能的影响,通过性能仿真研究了发动机特性.结果表明:ATR发动机压气机增压比可大幅降低,既提高了比冲也使结构复杂性降低;需匹配各部件设计参数,使大工况范围内部件工作在温度压力许可范围.     

考虑进口温度畸变的涡轮级非定常流动数值仿真

为更好地预测涡轮级非定常流动特征,以准确分析进口温度畸变对下游叶排产生的影响。本文基于有限差分法开发了多级涡轮非定常流动数值求解器,通过试验数据验证其准确性和可行性,利用该求解器针对进口温度畸变进行了单级涡轮非定常流动数值仿真。以某单级高压涡轮作为研究对象,改变进口总温分布条件,设计了在进口总温均匀分布、总温沿径向不均匀分布和涡轮进口存在热斑3种方案下,进口温度畸变对马赫数、叶片热负荷等因素产生的影响,以及高温气流迁移路径的变化规律。结果显示,进口温度畸变对单级涡轮内部流场的影响不大,进口温度径向不均匀分布会导致导叶径向中上部分出现带状高温区域,在60%叶高处的导叶前缘温度最高。这种现象会因热斑的存在而加剧,在同一周期内进口温度畸变不会造成导叶表面最高温值的大幅度变化。主流气体在涡轮流道作加速运动,热斑由椭圆形逐渐变窄,温度降低,在导叶尾缘与脱落涡相互作用,气体受挤压边缘呈现锯齿状。动静交接面后,在动叶前缘和动叶压力面热负荷较为显著,并且在同一周期内进口温度畸变会使动叶表面的最高温值在一定范围内变化,在涡轮流道内进口温度畸变不会使高温气流在径向方向上的发生较大的偏移。     

一个典型舰船动力涡轮三维粘性流动的数值分析

采用由Menter提出的实质为κ-ω模型发展而来的两个双方程湍流模型Baseline Model(BSL)及Shear Stress Transport Model(SST)，通过求解三维粘性可压缩Favre平均N—S方程，对一个典型舰船燃气轮机四级动力涡轮进行了三维粘性流动数值模拟的对比计算，其中动静叶间隙未作轴向延伸和采用“混合平面”方法传递级间参数，而且两种方案的计算结果均与可以利用的设计参数总体符合良好．三维数值模拟不仅清晰揭示了舰船燃气轮机动力涡轮的流场结构，而且表明子午型面技术和先进“后部加载”叶型的组合设计是其具有优良气动性能的主要原因．     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真：Ⅰ.模型方程 …

构建起旋涡框架下的气固两相流动数学模型与数值计算方法：应用离散涡方法（ＤＶＭ）计算具有剧烈分离的非定常不稳定气流场,采用Ｌａｇｒａｎｇｅ方法模拟颗粒在流场中的运动;气流场的求解和颗粒运动求解,两者在时间上相互耦合,从而充分计及了不稳定流动对颗粒运动的影响。     

基于数值仿真的离心风机叶片优化设计

为了提高离心风机的效率,提出一种基于CFD数值模拟仿真分析的优化设计方法,首先对离心风机内部流场进行数值模拟,然后根据数值模拟获得的风机性能数值进行优化设计。以9-26-10D型离心风机为研究对象,改变叶片相关参数,通过数值模拟计算与分析可得到:当风机的流量在19 000 m3/h附近时,效率较高;将离心风机的叶片数量更改为18片,与16叶片数的原始模型相比,在流量为19 000 m3/h处,风机的全压提高了130.70 Pa,效率提高了1.75%;将离心风机的叶片圆弧半径更改为112.5 mm时,与125 mm半径的原始模型相比,在流量为19 000 m3/h处,风机的全压提高了429.33 Pa,效率提高了5.77%。结果表明:这种方法可以对离心风机叶片进行优化设计。     

基于峰值采样的涡轮叶片温度测量数据采集与处理

涡轮叶片在高温和高速旋转状态下,用常规方法测量其叶片温度有一定的困难.介绍了一种采用非接触式辐射高温计法测量叶片温度的原理,并详细设计了温度信号的采集与处理.为了提高数据采集的速度,使用峰值采样方法,完成了数据采集与处理硬件电路的调试及软件设计,最后对系统进行了仿真分析.结果表明,使用峰值采样,极大地减少了数据处理量,峰值检测准确,该采集卡还可用于其他峰值采样系统.     

一种基于单片机的小型涡喷发动机控制系统

介绍了一种航空用小型涡轮喷气发动机控制系统的设计原理、实现方法和软硬件构成等。     

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.     

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.     

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.     

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。     

IDDES方法模拟风切变下大型水平轴风力机流场特性

为研究风切变条件下大型水平轴风力机流场特性,以NH 1500 kW大型水平轴风力机为研究对象,运用计算流体力学中模拟流场精度较高的IDDES (改进延迟分离涡)方法,分析流场内瞬时速度分量、脉动速度和风力机输出功率。结果表明：风轮平面周围流场速度波动大,轴向速度在风轮旋转边界以外的区域会增大,在旋转边界以内的区域会亏损;脉动风速频谱特性在低频区与风轮转频的整数倍相关,风力机功率呈余弦形式输出并满足湍流谱特性。

     

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     

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。     

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。     

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。