车用混流涡轮增压器研究

阐述了混流涡轮的结构及其与径流涡轮区别,介绍了混流涡轮的优点.从试验角度分析了混流涡轮的性能,指出混流涡轮在高转速、低速比下优越的效率特性和流量特性,并对混流涡轮在脉冲进气条件下的非稳态试验结果进行了总结,利用容积效应分析了特性圈形成的原因;论述了当前混流涡轮CFD的研究结果;分析了可变几何混流涡轮的技术路线,指出可变几何混流涡轮增压器(VG-MT)应成为目前增压器的研究方向.     

车用涡轮增压器轴向力数值计算

运用NUMECA的三维粘性流动数值计算软件FINE/TURBO对压气机级和涡轮级的流场进行研究;运用FLUENT软件对两叶轮背部间隙流场进行计算.对数值计算出的压气机和涡轮叶轮的表面及背面压力分布进行积分,最终得到轴向力.     

吊舱发电用涵道式冲压涡轮优化设计

冲压涡轮作为吊舱发电系统的动力部件,其性能直接影响整个系统的工作性能。采用11参数法对冲压涡轮二维叶型进行造型,并利用后缘积叠进行三维成型生成冲压涡轮。应用Fluent对其进行数值计算,在保证涡轮质量流量及输出功率不降低的情况下,以涡轮损失系数为目标函数,基于试验设计和Kriging模型对冲压涡轮叶片数及转子几何外形进行气动优化。研究结果表明:基于试验设计和Kriging模型的优化策略能以较少的试验次数获得良好的优化结果,优化后,整级涡轮绝热效率增加1.02%,涡轮输出功率增加1.8%。     

基于流场载荷的液力变矩器涡轮毂拓扑优化

为减小变矩器总成质量,在保证安全系数的基础上针对某型号液力变矩器的涡轮毂开展基于拓扑优化的轻量化设计.通过三维造型软件提取全流道模型并进行不同工况下流场瞬态数值模拟,以叶轮转矩时均值作为涡轮毂的载荷,在起动工况和闭锁工况下对其强度进行校核.在获得应力分布的基础上,采用基于SIMP插值的变密度法对涡轮毂开展拓扑优化.综合两种工况下的拓扑优化结果,提出理想优化方案和考虑可制造性的轻量化设计方案,优化结果表明涡轮毂的重量得到有效降低.     

引信用侧进气涡轮电机三维流场数值模拟

根据侧进气涡轮电机的涡轮转速与流场相互影响的特点,文中提出一种将三维流场数值模拟与电机动力学分析相结合的迭代模拟计算方法.该方法解决了因为涡轮转速不确定而导致三维流场数值模拟所遇到的初始条件无法确定的问题,与给定涡轮初始旋转角速度条件下数值模拟三维流场相比,提高了流场数值模拟的精度.利用该方法对攻角α=0°,来流马赫数Ma∞=0.4、Ma∞=0.8和Ma∞=1.2条件下的某引信用侧进气涡轮电机的内外流场进行了数值模拟,数值模拟结果与工厂初步实验结果吻合良好.     

引信用侧进气涡轮电机三维绕流流场数值模拟

从全三维Naiver-Stokes方程出发,分析了引信用侧进气涡轮电机的外部三维绕流流场数值模拟方法,数值模拟了攻角α=0°,来流马赫数Ma∞=0.4、Ma∞=0.8和Ma∞=1.2条件下的某引信用侧进气涡轮电机的外部三维绕流流场,分析了流场的分布特性,计算结果得到了清晰的流场波系结构,模拟结果与工厂初步实验结果吻合良好.     

矩阵式高温涡轮叶片水流量计算及验证

以某型船用燃机矩阵式冷却结构的涡轮叶片为例,进行了水流量计算及实验验证。该叶片工作环境约为850％、压力为0．45MPa。严格参照叶片设计图纸,分别采用一维、三维设计软件建立计算模型,进行了水流量对比计算分析。在此基础上,根据批量生产的叶片进行水流量数据试验,对比实验验证,计算结果最大误差为5．62％。     

径流式涡轮三维叶型优化设计

三维气动优化设计方法是提高叶轮机械性能的有效手段.应用三维优化方法,对一涡轮增压器的径流式涡轮叶片进行了叶型优化设计.优化设计使用神经网络与遗传算法相结合的优化算法;变化控制涡轮端壁型线、积叠规律、中弧线和厚度的自由参数得到不同的叶轮几何,这些几何通过气动计算得到的性能作为神经网络优化的输入参数,以总-静效率为优化目标进行优化.优化后的涡轮总静效率比原涡轮提高了1.5%.这些工作为径流涡轮叶轮的多学科优化设计提供良好的基础.     

一种超高速特斯拉涡轮式煤油发电机的研究

超高速特斯拉涡轮式煤油发电机(以下简称"发电机"),利用引流火箭发动机的高压煤油,将其作用于特斯拉涡轮叶片的流体剪切力转化为向外输出的旋转机械能,驱动发电机同步旋转进行发电.运用CFX流场仿真软件对其流场进行了仿真计算,得出特斯拉涡轮转子流域压力分布云图及速度矢量云图、输出功率、扭矩等参数.运用Ansoft软件对发电机...     

涡轮叶片等离子涂层应力分析

根据航空发动机涡轮叶片等离子涂层即热障涂层系统在各种工况下的特性,建立了叶片试件的结构模型及有限元模型。利用MSC.Marc软件对热障涂层进行了系统性的分析,分别计算了不同初始无应力状态温度和不同氧化层厚度条件下涂层内部的应力变化情况,从而了解热障涂层的失效特点和其影响因素的作用特点,为提高涂层的寿命提供理论参考。     

CFD技术在喷水推进泵级内部流动计算中的应用

应用自编程序和NUMECA商业软件两种方法计算了斜流式喷水推进器泵级内部的三维紊流流场,对比分析了分别用两种计算方法得到的喷水推进器泵内部流场的压力、速度分布,讨论了喷水推进器泵内流动的漩涡现象.     

动叶围带对鱼雷涡轮机通流性能影响研究

针对鱼雷涡轮机叶片短小,顶部间隙泄漏损失严重的问题,基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对有无围带下鱼雷涡轮机通流不同工况下流场及性能进行了数值计算,研究了有无围带时涡轮机功率、效率、燃气流量以及各种流动损失的变化规律,分析了叶轮围带对涡轮机通流流场及性能的影响。研究表明,在鱼雷涡轮机叶轮顶部上安装围带有助于消除叶轮流道主流中叶片径向的泄漏流动,减小叶轮内部流动损失,提高涡轮机通流效率和功率,改善鱼雷涡轮机通流部分的工作性能。     

涡轮气动力仿真分析和试验研究

为研究涡轮喉径、进气间隙等因素对涡轮性能的影响,验证仿真计算和真实试验的差异,提出一套涡轮效率的计算方法,并借助仿真软件对其流场的空气动力学特性进行数值模拟和分析。与实物试验结果进行了比对。研究结果表明：仿真计算与实物试验的结果较为吻合。冲击式涡轮启动瞬态的流场较为复杂,进气角是影响涡轮启动效率的关键因素;减小涡轮间隙、选择与流量匹配的进气喉径均可有效提高涡轮效率。     

部分进气燃气涡轮机叶轮流场数值模拟

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对部分进气燃气涡轮机叶轮内部流场进行全3D粘性定常数值模拟,研究了涡轮机叶轮内部流场精细结构。研究结果表明,本文所使用的数值模拟方法能够较好地捕捉部分进气燃气涡轮机叶轮内部存在的各种复杂流动结构;叶轮进口燃气超音速,导致叶轮入口产生激波,激波与边界层干涉,造成边界层分离,引起流动损失增大,从而影响叶片的载荷分布和涡轮效率;叶轮通道内部流动呈强3D特性,存在各种旋涡结构;部分进气设计和叶轮高速旋转,使叶轮受到强烈的交变力冲击,对叶片应力分布产生不利影响。该方法为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。     

水下航行体燃气涡轮机工作特性数值研究

基于求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,对水下航行体涡轮机的工作特性进行了数值计算,研究了水下航行体涡轮机气动性能的主要参数（涡轮功量、流量和效率）与状态参数（转速、膨胀比）之间的关系,分析了涡轮机通流部分各种损失的变化规律,为部分进气燃气涡轮机设计及工程应用提供参考。研究表明,涡轮机喷管流动状态不受其后叶轮的影响,只与涡轮机膨胀比有关;存在一个临界膨胀比值,涡轮机膨胀比大于此值时,喷管速度系数和总压恢复系数随膨胀比变化比较平缓,而小于时,喷管速度系数和总压恢复系数随膨胀比减小而急剧减小;存在一个临界膨胀比,使得涡轮机效率最大;膨胀比大于此值时,涡轮机效率随膨胀比减小而减小;小于此值后,涡轮机效率随膨胀比减小而急剧降低;同一膨胀比下,涡轮机转速减小,涡轮机效率降低。     

基于ANSYSCFX的鱼雷涡轮机通流流场及性能计算方法

运用计算流体力学（CFD）软件ANSYSCFX对鱼雷涡轮机通流部分流场及性能进行了数值计算,介绍了CFD技术应用到鱼雷燃气涡轮机通流设计中的一般步骤,旨在提供一种燃气涡轮机通流部分流场及性能的预测方法,探索CFD技术在鱼雷燃气涡轮机动力系统设计中的应用途径。研究结果表明,利用CFD技术计算鱼雷燃气涡轮机通流流场,预测通流气动性能与试验数据吻合较好。本文的研究成果对鱼雷涡轮机工程研制具有一定的参考价值。     

喷水推进器斜流模型泵级内部流场与性能的研究

采用数值计算和性能测试的方法,研究了喷水推进器斜流模型泵级的性能和内部三维紊流流场。针对泵级的进口到喷水推进器的出口进行计算,包括叶轮、导叶和喷口的全流道区域。采用结构网格对计算区域进行剖分,应用NUMECA软件对控制方程进行求解。选用k-e双方程紊流模型,使用时间推进法计算流场中的各流动参数,并根据流场计算结果对泵级的流量一扬程特性和流量一效率特性进行预测。测试了泵级的外特性。实验测试和计算结果较一致,说明采用的计算方法具有较好的可信性及较高的计算精度。根据流场计算结果,对泵级的性能进行分析,提出了进一步改进泵级性能的技术措施。     

鱼雷涡轮机叶片顶部气封流场数值研究

通过求解雷诺平均的NAVIER-STOKES方程组,数值计算了带气封围带结构的鱼雷涡轮机动叶顶部间隙内部3D流场及特性,研究了不同气封结构形式对涡轮机通流效率和动叶顶部泄漏流动的作用,比较了迷宫式气封不同齿数下动叶间隙泄漏气流的流动特性,分析了迷宫式气封齿数对鱼雷涡轮机通流效率和泄漏特性的影响。研究表明,在叶片顶部间隙中采用气封结构能够有效减小燃气泄露流量,提高涡轮机通流气动性能;在相同气封齿数下,迷宫式气封结构要比一般梳齿型气封结构密封效果好;迷宫气封通过气流在气封齿间空腔形成的3D涡流,将气流动能转化为热能,从而起到密封效果;气封齿数越多,密封效果越好,对涡轮机通流性能的改善也越大。     

基于计算流体动力学方法的鱼雷涡轮机功率计算

以往涡轮机功率计算都采用1D解析法及经验公式,无法考虑通流部分中各种损失,而且不便于对涡轮机作进一步性能参数优化。本文基于计算流体动力学（CFD）方法,对鱼雷燃气涡轮机通流部分的3D流场进行数值模拟计算,并对模拟计算结果进行分析及后处理,得到涡轮机叶轮叶片力矩值,推算出涡轮轴输出功率,为分析涡轮机内部各种损失,优化涡轮机性能参数提供了重要依据。