跨音轴流压气机动叶的三维弯掠设计研究

对一单级跨音轴流压气机中的动叶分别进行了前掠和正弯设计的参数研究,并根据研究得到的弯、掠动叶气动性能变化规律对动叶进行了前掠和正弯联合的三维设计,同时对动叶中部截面的叶型进行了二维设计以弥补弯掠动叶中部性能的降低.最终设计的跨音级性能显著提高,级最大效率提高3%,失速裕度提高40%,同时压比有所增加.数值计算结果表明,前掠和正弯叶片都可以使叶顶激波位置移向下游,降低激波强度,减轻叶顶激波与边界层和泄漏涡的作用.弯掠动叶控制激波强度和端壁流动的能力更加突出.     

弯掠动叶对压气机级静压系数的影响

对某多级高亚音轴流压气机的第七级原型级和弯掠动叶改型级进行了非定常数值模拟,数值研究结果表明:流动的非定常性对动叶尾缘和下游静叶前缘位置处的气动参数影响较为强烈,其中对静叶的影响要比对动叶的影响大.弯掠动叶减轻了非定常效应对动叶根部和顶部的影响,同时也减小了对下游静叶气动参数的非定常扰动.     

基于某型压气机静叶的端弯改型数值模拟

以某重型燃气轮机压气机的第15级为研究对象,采用端弯叶片技术对其静叶进行改型,通过数值模拟研究了静叶改型对压气机气动性能的影响。数值模拟结果表明:通过端弯叶片改型,能够有效地抑制端区分离流动,从而明显提高压气机的效率和压比。     

压气机级间抽气对下游叶片排气动性能影响的数值研究

以某重型燃气轮机压气机的级间抽气段为研究对象,数值研究了轴流压气机级间抽气对下游叶片排气动性能的影响。数值研究结果表明:随着抽气流量的增加,下游动叶上端壁附面层厚度逐渐变薄,进口轴向速度逐渐增加;上端壁动叶前缘的高压区范围扩大,吸力面低压区范围增大;动叶叶顶附近效率升高明显,整体效率略有增大。     

静叶端弯对某两级轴流压气机气动性能的影响

利用数值模拟的方法,研究了静叶采用前缘增弯对某多级重型燃气轮机压气机中间两级气动性能的影响。计算结果表明,在近失速点处,原型静叶角区存在较大尺度的闭式分离泡。应用端弯叶片技术后,端壁回流区消除,角区分离尺寸减小,在保证设计点处气动性能不变的前提下,两级压气机的喘振裕度增加了12.85%,峰值效率提高了约0.67%。     

正弯静叶和直叶静叶透平级气动性能的对比分析

对某汽轮机高压缸的正弯静叶级和直叶片静叶级进行了变速比的单级空气透平模拟级性能试验及数值计算,研究了级效率、反动度和流量系数等随速比的变化规律和某些级气动参数沿叶高的变化规律,并对正弯静叶级级效率提高的机理进行了分析.结果表明:正弯静叶级的级效率比直叶片静叶级提高2%以上,两者的反动度和流量系数略有差别;正弯静叶级级效率提高的原因是其静叶和动叶损失有较大下降,叶片的端部流动得到改善.     

弯掠动叶对压气机非定常性能影响的数值研究

对某多级高亚音轴流压气机的第七级原型级和弯掠动叶改型级进行了非定常数值模拟,研究非定常条件对两种压气机级总性能参数的影响,数值研究结果表明:非定常条件下,弯掠动叶级的绝热效率在每一瞬时都高于原型级,弯掠动叶级效率的非定常波动范围和幅值较原型级都有所降低,并且其非定常波动的相位发生了改变。     

高负荷跨音压气机弯叶片的气动性能研究

通过商用计算流体软件对采用不同叶片弯曲形式设计的跨音压气机动叶进行了数值模拟,分析了叶片弯曲形式和弯曲角度对压气机效率的影响。详细讨论了在设计点弯设计对跨音压气机性能的影响,包括流动结构、负荷径向分布以及效率等。结果表明20°正弯设计将动叶设计点效率提高了0.42个百分点,正弯设计可以改善负荷的径向分布并抑制端壁角隅失速。     

基于数值优化的跨音速压气机动叶三维设计

实验验证了三维粘性流场求解程序,然后采用基于梯度法的数值优化程序对跨音压气机动叶积叠线进行优化设计,得到了弯掠结合的三维叶片,并对其进行了数值模拟及详细的流场分析.结果表明采用弯掠的三维动叶可以有效的改变叶片排内三维激波结构,降低尾迹损失,显著提高动叶的整体绝热效率,并使动叶具有更加良好的变工况性能.     

燃气涡轮弯叶片特性研究

以燃气轮机涡轮第一级导叶为研究对象,借助数值模拟对涡轮导叶气动问题进行研究,针对于涡轮的工作特点,进行了多方案计算及对比,研究了不同弯扭叶片设计参数对涡轮叶栅气动性能的影响。结果表明:根部采用-15°弯角,即正弯15°,采用0.4弯高,即采用大弯高可以有效地降低端壁处低能流体的聚集,从而有效地降低横向二次流,采用上述弯叶片计算得到总压损失系数有所降低。