涡轮搅拌器搅拌特性数值模拟与实验研究

针对工业常用的涡轮搅拌器,就典型的平直叶开启涡轮式、45°斜叶开启涡轮式和平直叶圆盘涡轮式3种搅拌器形式,分别进行了流场数值模拟和对比搅拌实验.基于Fluent软件的CFD数值模拟,获得的速度场分布,反映了搅拌器的结构特点.使用Fluent软件的Report功能输出模拟扭矩值,换算成的功率曲线和实测的搅拌功率曲线有很好的一致性,证明了CFD技术不仅能对速度场进行模拟,还可有效模拟搅拌功率,对搅拌设备优化设计和实物实验有进一步的指导作用.     

燃气涡轮机导片与转子叶片交互作用的非定常流场数值模拟

采用ICEM-CFD软件建构O-H网格系统,分别模拟二种不同的涡轮导片及转子叶片间隙在转动效应下流场结构.模拟的数据与实验值做比较后,发现在涡轮导片及转子叶片流场预测上,已能有效预测流场的边界层流、分离流的发展以及导角叶片与转子叶片间的多震波的流场现象,另外亦能针对涡轮叶片压力总损失及轮机效率加以分析,为涡轮机的改进设计和优化提供了理论依据.     

涡轮马达的结构优化

利用CFD方法对涡轮马达的内流场进行了三维紊流数值模拟,计算出了该涡轮马达主要的外性能曲线,并针对流场特性对涡轮马达的叶片形状进行了相应的修改,通过模拟计算后得出改进后的机构在一定程度上能改善涡轮马达工作性能的结论,为井下涡轮发电机的性能预测和结构改进提供了有力的依据.     

基于位移场的涡轮叶片模具设计中的反变形技术研究

为了提高涡轮叶片的成形质量，减少模具的修模次数，提出了一种基于反变形原理的模具优化设计方法。通过使用ProCast软件对涡轮叶片进行铸造过程仿真，利用有限元模型计算涡轮叶片的精铸位移场，建立基于位移场的反变形方法，并使用该方法对模具进行优化设计，经涡轮叶片模具设计仿真试验验证，所采用的方法取得了良好的效果，可初步应用于模具的优化设计中。     

基于位移场的涡轮叶片模具设计中的反变形技术研究

为了提高涡轮叶片的成形质量,减少模具的修模次数,提出了一种基于反变形原理的模具优化设计方法。通过使用ProCast软件对涡轮叶片进行铸造过程仿真,利用有限元模型计算涡轮叶片的精铸位移场,建立基于位移场的反变形方法,并使用该方法对模具进行优化设计,经涡轮叶片模具设计仿真试验验证,所采用的方法取得了良好的效果,可初步应用于模具的优化设计中。     

陶瓷型芯结构对涡轮叶片型面精度影响的仿真研究

在精密铸造成形过程中,陶芯对凝固收缩存在机械阻力,因此,陶瓷型芯的复杂结构对空心涡轮叶片型面尺寸精度有较大的影响。基于精铸数值模拟方法,分析了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律。借助ProCAST软件对空心涡轮叶片的凝固过程进行仿真,获得变形位移场。分析了由三种不同结构陶瓷型芯所得的位移场,采用位移量变形趋势图对比的方式揭示了陶瓷型芯结构对叶片变形影响的规律,为模具优化提供量化依据。     

叶片角对径向膨胀机性能的影响

膨胀机转子的叶片角分布对其流动特性有很大影响,膨胀机在运行过程中,根据工况选择合适的叶片角,可以有效提高整体性能,改善各流动参数在膨胀机中的分布情况,减少流动损失,扩大工作范围.本文利用CFD软件对膨胀机转子模型进行了三维数值模拟与分析,对转子前后缘叶片角多参数模拟.研究表明:当转子前缘叶片角偏大或者偏小时,叶片前缘与...     

CFD在涡轮钻具机械性能预测分析中的应用

文中采用实体建模、CFD前置处理器等工具真实、准确地建立涡轮定、转子单周期跨叶片流道计算模型,应用CFD(计算流体动力学)技术研究分析了其在不同转速下的内流场。对模拟出的涡轮叶栅内流场,重点分析了转子叶片表面压力场的分布情况,并将模拟结果与十级涡轮台架的实验数据进行了对比,证明了应用CFD技术对涡轮钻具叶栅内流场模拟分析的有效性,为涡轮钻具机械性能预测分析提供了一种有力的技术手段。     

叶片出口安放角对油涡轮性能的影响

根据油涡轮各部件的基本结构与工作原理,推导出油涡轮中能量转换与几何参数之间的关系方程,分析了油涡轮有效轴功率随叶片出口安放角β2的变化规律。本文结合1000MW汽轮机组配套油涡轮研发,借助CFD软件对叶片出口安放角β2分别为22.5°,18°,13.5°和10°4种设计方案的油涡轮进行多工况数值模拟。理论分析和多工况数值模拟都表明:在一定范围内随着叶片出口安放角减小,油涡轮的有效轴功率会随之增大,且"n-N T"曲线更平坦,不仅能够满足油涡轮的调节特性要求,而且还具有较好的稳定性。由此证明文中分析方法可以为完善油涡轮的设计理论奠定一些基础。     

一种机翼型叶片冲击式涡轮设计与试验研究

因某项目要求,原有轴流式螺旋线叶片涡轮已不能满足井下发电机的性能要求。笔者在涡轮机械一元流理论基础上进行机翼型叶片冲击式涡轮设计,用CFD软件对涡轮进行了全三维模型数值模拟和力学性能预测。通过合理调整相关参数满足流道、叶片型线和喉部折转角的检验要求,获得满足要求的井下涡轮机械性能。台架试验表明,试验结果与仿真预测结果一致,满足设计要求。     

井下涡轮式发电机水力性能研究

利用CFD方法对一种井下涡轮发电机的内流场作了较详细的三维紊流数值模拟,得出丰富的内部流场信息,着重分析叶轮结构对流场的影响情况,同时在此基础上计算出该发电机主要的外性能曲线,为井下涡轮发电机的性能预测和结构改进提供有力的依据。     

三种井下螺旋涡轮水力性能研究

螺旋涡轮主要用于井下涡轮式交流发电机,其水力性能对发电机性能有重要的影响。利用CFD方法对三种不同型式的螺旋涡轮内流场作了三维紊流数值模拟,并在此基础上计算出涡轮的主要外特性曲线,得出了三种涡轮的水力性能。与等螺距涡轮相比,变螺距涡轮和非等宽叶片涡轮改善了内部流体的流动特性,压力损失减小,压降随转速变化更平稳,同时其效率特性也有改善,从而具有更好的水力性能。该研究为井下涡轮式发电机的性能提升和结构改进提供了有力的依据。     

采用流场分析提高涡轮流量传感器性能的研究

以10 mm口径液体涡轮流量传感器为研究对象,经过对传感器内部流场进行分析,提出通过减小靠近叶片顶端的叶片受力面积,提高传感器测量性能的方法。从对特性曲线的分析出发,结合传感器数学模型,提出了一种利用不同流量点的仪表系数平方差Δ(K~2)评价传感器性能的方法。在此基础上,结合CFD仿真和传感器样机实验测试,研究了不同叶轮叶片形状参数对传感器性能的影响。实验结果表明:改变叶轮叶片形状能有效提高传感器的测量性能,切角参数为0.25时,传感器性能最优;此方法同样适用于其他口径涡轮流量传感器结构的优化。     

带叶片涡轮盘腔气流增压温降特性数值模拟研究

通过在涡轮盘腔内部增加叶片的方式改变盘腔内部流动结构,从而降低旋转系下的相对总温.针对不同叶片结构对涡轮盘腔内部流动的影响开展数值模拟研究.结果表明:叶片叶型结构设计对内部流场的影响较大,旋流比为影响的主要因素,旋流比接近于1时,增压温降效果最好;导流叶片叶型的差异对总温降增压效果的影响明显;叶片进出口半径对预旋系统整...     

Analysis of blade structure impact on turbine flow sensor performance

The impeller blade structure is one of the important factors affecting the performance of the turbine flow sensor. However, the underlying fluid dynamics mechanism is still not fully understood. The DN10 turbine flow sensor's internal flow field was analyzed based on computational fluid dynamics (CFD) simulations to explain the influence mechanism of blade structure on its performance. The experiment proves that the simulation method is reliable. The structural parameter η, which characterizes the shape of the impeller blade, was defined, and four turbine flow sensor structures were studied. The results suggested that the value of η affects the stability of the impeller's fluid dynamics characteristics, the velocity distribution at the impeller inlet, and the acting position and time of the wake flow behind the upstream flow conditioner. Therefore, the structural parameter influents the performance of the turbine flow sensor. With the increase of η, the characteristic curve gradually moves down, the average meter factor decreases, and the linearity error increases.     

基于内流场分析的液力变矩器改型设计

为了提高液力变矩器的外特性,使其与发动机匹配良好,利用CFD软件对液力变矩器内流场进行三元流场数值计算和分析,在此基础上根据性能要求对原有变矩器作改型设计,改进了叶型进出口角、骨线形状和厚度分布等参数,以期得到分布合理的内流场,从而使改型后的变矩器具有符合要求的更优的外特性。改型后的液力变矩器具有更高的效率和与发动机匹配更优的泵轮容量系数,试验结果与计算结果非常吻合,改型设计效果良好。     

部分负荷下混流式水轮机转轮叶片变形对流场的影响

将CFD流动分析软件与结构刚强度软件有机结合,对混流式转轮在不同工况下的流动进行分析。通过程序将流场参数加载到结构分析软件上,对变形后的叶片再次进行网格划分流场计算,并计算出混流式转轮叶片上的应力和变形,详细分析了转轮变形后的流场,达到了真正意义上的流固耦合。研究结果表明:最大应力发生在转轮叶片的出水边与上冠的连接处,应力集中较明显,易于发生疲劳破坏。产生最大变形的部位是转轮叶片的出水边与下环的连接处,且从上冠到下环变形量逐渐增大,即此部位就是叶片振动的敏感区域;转轮变形后对水轮机内部流场的影响表现在叶片进口边头部压力增大,叶片出口边靠下环处流速增大、压力下降,空化性能降低。变形后的流场使得尾水管内部的涡带产生、紊动加剧,说明叶片变形后对水轮机内部流场的影响是引起水轮机裂纹和振动的真正原因。     

基于CFD的双涡轮液力变矩器的改进研究

针对YJSW315双涡轮液力变矩器一级、二级涡轮进口流态较差等问题,利用CFD技术对其内部流场及其性能进行了数值计算分析,通过对泵轮叶片出口和一级涡轮数量和厚度的调整,得到了一种优化方案,提高了变矩器性能。改型后的变矩器的起动工况转矩比提高了0.357,两个涡轮都工作时的效率提高2%~4%。提出的研究方法和结论对液力变矩器的改进或研发具有一定的指导意义。     

三叶片直线翼垂直轴风力机非定常流场速度分析

垂直轴风力机在回转过程中,叶片尾流的相互干涉和叶片攻角变化,使垂直轴风力机周围流场异常复杂。为探明直线翼垂直轴风力机在二维流场中速度分布及风力机叶片迎风角度变化关系,在风洞试验中采用激光多普勒测速仪(Laser Doppler velocimetry,LDV)技术,对所设计的三叶片直线翼垂直轴风力机流场风速进行试验研究,获得了该风力机叶片周围流场的速度分布情况。在建立直线翼垂直轴风力机在不同转速下叶片迎风角度变化的数学模型基础上,应用仿真软件对被测风力机流场进行分析计算。通过数学模型得知,来流风速夹角随回转角的变化情况可用正弦函数近似表示, 并且随着叶尖速比的增大逐渐减小。风洞试验和CFD结果表明,风力机在回转过程中,叶片前缘场域有乱流生成,并且该域风速值偏大;而在叶片旋转内部以及下流区域内会形成一个宽大的低速区域,并且伴随叶尖速比的增加,低速区域具有扩大趋势。     

随钻测井用井下发电机系统的涡轮设计

对随钻测井系统中井下涡轮发电机的关键部件进行了研究.首先,建立了一种水力性能较高的涡轮模型;然后,基于计算流体力学(CFD)理论,采用Fluent软件对不同叶片参数的涡轮模型进行了紊流流场研究,并分析了流量、转速对涡轮流场的影响;最后,通过涡轮发电机地面单向水利实验验证了流量、转速、负载与涡轮发电机输出电压的关系.仿真结果表明:15叶片、叶片进口角30°以上、出口角45°以下、中弧线圆弧半径40mm以内对应的涡轮模型水力性能较好,但水力效率过高也会降低涡轮的工作寿命,因此,在一定范围内增大流量、转速对提高涡轮水力效率具有积极影响.所建立的涡轮模型能够提高涡轮的输出功率并保证其工作寿命.