一种损失和落后角模型在轴流压气机特性预估中的应用

为了得到某型两级轴流压气机的特性曲线，采用在子午平面上叶片排间隙中设置计算站的流线曲率法对其内流场进行了数值模拟，得到子午平面上速度分布；建立了一种设计、非设计损失和落后角模型的组合，将其应用到两级压气机特性计算当中去，得到了不同转速条件下，压气机特性的变化曲线，将其同试验得到的特性线作对比，验证了损失和落后角模型在压气机特性计算当中的有效性。     

高速轴流压气机二维特性计算

采用二维流线曲率法数值模型,建立了适应于高速轴流压气机的落后角和损失模型,对某跨声速轴流压气机转子的非设计工况点进行计算,并与实验结果进行了对比。结果表明,该方法具有较好的计算精度,可为轴流压气机设计和优化提供参考。     

跨声速轴流压气机非设计点特性计算

基于公开发表的研究成果,发展了一种适用于跨声速轴流压气机的损失和落后角模型,采用流线曲率法对某单级跨声速轴流压气机进行了数值模拟,得到了展向参数分布和全工况下的性能曲线。通过与实验值的比较,验证了该方法和模型在跨声速轴流压气机非设计点性能预测中的有效性。     

多级轴流压气机全工况性能计算

运用三维粘性流动计算软件Fine／Numeca对某重型燃气轮机多级轴流压气机的前5排叶列进行了全工况下的数值联算．重点分析了设计转速下可调导叶角度的变化．以及可调导叶处于设计角度时转速的变化对压气机特性的影响。计算中采用Jameson的中心差分格式使用全局时间推进方法求解N—S方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型。结果表明，这套方法能比较准确地反映压气机在各种工况下的性能，同样适用于后续阶段的整机联算。．     

燃气轮机多级轴流压气机快捷一体化气动设计与性能优化研究

基于子午流面正反问题流线曲率法、改进Powell算法和叶型参数化方法,构建轴流压气机快捷气动设计、性能分析与优化平台,对某燃气轮机9级轴流高压压气机开展一体化气动设计和多目标优化。结果表明:该平台可自动有效实现多级轴流压气机快速设计、多工况性能分析和优化流程;优化改善了压气机各叶排流动和负荷匹配,实现了多工况扩稳增效;优化后设计点流量、总压比、绝热效率及设计转速下喘振裕度分别为25.97 kg/s, 5.038,88.25%和33.33%;相比优化前,设计转速下裕度提升了5.39%,80%相对转速下裕度和目标工况点效率分别提升了7.56%和2.71%。     

多级轴流压气机喘振特性分析

基于求解三维雷诺平均N-S方程,采用混合平面法并应用微机网络并行计算技术,结合Spalart-Allamaras一方程湍流模型,对某型多级轴流压气机非设计工况进行了数值计算,分析了近喘振工况下的流场特性。结果表明:在近喘振点时气流流量减小,在叶片吸力面尾缘处容易出现分离,而且叶根附近分离最强。数值模拟结果与实验数据吻合较好,可为压气机的设计和优化提供参考。     

三级轴流压气机湿压缩特性分析

湿压缩技术能够使燃气轮机在一定程度上达到节能减排的效果,但喷水后引入的附加损失使湿压缩效果趋于不利,需要对湿压缩特性以及该技术可能带来的负面作用进行分析研究。利用CFX软件对某型三级轴流压气机在设计工况下的湿压缩进行全三维数值模拟,分析湿压缩对压气机性能的影响。结果表明,湿压缩能够有效降低压气机出口温度,且应用在压力较高的叶栅流道内更具有优势;湿压缩应用在该低压轴流压气机中存在明显的负面作用。     

多级轴流压气机全工况特性预测

使用三维粘性流动计算软件Fine／Numeca,研究了多级轴流压气机在设计工况及非设计工况的性能预估问题。对某七级轴流压气机进行了全工况特性数值计算。重点分析了低转速下近失速点、设计转速下近最高效率点、高转速下近堵塞点、进口导叶关小时设计转速下近失速点等四个典型工况点的流场特性。计算工作在自主开发的20节点集群计算机系统上进行。计算结果表明现有的软件和硬件平台能比较准确地预测压气机多叶片排的全工况特性。     

多级轴流压气机数值模拟与改进设计

对某多级轴流压气机进口导叶加前两级进行了数值分析,针对其叶列间匹配不合理的情况,进行了导叶的扭曲改进设计。计算结果表明,这种改进方法能明显提高机组效率。     

用压气机级间外壁静压数据计算级特性_落后角迭代法

采用压气机全台试验时测得的级间沿外壁静压折算出平均半径处静压;再利用通用的落后角随冲角变化的关联式,求出气流出口角和级加功量及温升,以至全部的级特性。而这个落后角关联式是利用大量试验工况点“迭代”出来的,确切地说,是使压气机计算温升与试验温升趋于一致。     

多级轴流压气机变工况性能数值模拟

采用商业软件NUMECA对某型轴流压气机进行了数值计算,采用Spalart-Allamaras湍流模型,运用了多重网格技术以及残差光顺方法缩短计算周期。在额定工况计算的基础上进行了变工况的数值模拟,计算结果与试验曲线进行了对比分析,试验曲线与软件计算的曲线在趋势上是相符的。相同压比下,软件计算的流量偏大,在靠近额定工况点附近,流量偏差3%以内,在远离额定工况点流量偏差5%左右;对于喘振边界点的预测,运用NUMECA进一步提高出口静压可以逼近发散点,此时可以近似认为失速点,再结合NREC计算出的失速点,可以得到相应的喘振边界点。     

某F级燃气轮机压气机跨音级特性计算

本文作为某F级燃气轮机轴流压气机整机特性计算的一部分,考虑到跨音级存在激波及其与附面层的相互干涉、动叶叶顶泄漏等复杂的流动现象,针对该压气机的跨音级(第一级)进行单独计算.采用NUME-CA软件对压气机内部流场进行数值计算.实际计算表明:文中使用的方法可以很好地计算出压气机全工况特性.选取近失速点、近设计点、近堵点,对...     

基于扩压因子流型的压气机快速性能预测算法

为快速、准确地获得压气机性能参数、完成压气机性能预测,实现压气机优化设计,基于流线曲率法,将扩压因子作为控制方程、损失模型、熵增修正模型及落后角模型中的关键参数,建立轴流压气机性能快速预测算法。利用该算法对某跨音速轴流压气机性能参数进行计算,并将计算结果与主流商业软件计算结果及试验数据进行对比。通过对比发现：该算法计算效率高,能够快速且较为准确地完成压气机整体性能和沿叶高方向流场参数的预测;计算范围广,在不同转速、不同流量等非设计工况下算法预测结果均与试验及数值模拟数据接近;所选取与完善的经验公式合理可靠,能够较好地描述压气机内部流动。     

轴流涡轮变工况性能模拟

给出了计算涡轮平均 S2流场分布和总性能的计算方法 ,并给出了计算叶片排中非设计点的损失和落后角模型 ,计算中考虑了变比热、冷气掺混的影响。针对单级和两级涡轮进行了计算分析 ,结果表明该方法可为预测已有的涡轮性能及其调试、改进提供分析工具。图 3表 1参 6     

叶顶间隙对压气机性能的影响

对某多级轴流压气机的其中两级的内部流场进行了全三维的CFD数值模拟,模拟结果与设计的级间参数比较吻合.通过对0.5倍设计间隙、1倍设计间隙和2倍设计间隙3个不同间隙的模拟结果的比较,探讨了间隙的大小对多级压气机总体性能的影响;通过内部流场的详细分析,揭示了间隙泄漏损失的特征.     

两区模型离心压气机性能预测方法研究

为获得有效的压气机性能预测方法,基于车用涡轮增压器压气机性能试验数据,重点研究了两区模型离心压气机性能预测及标定方法.研究结果表明:该预测方法仔细考虑了压气机内部扩散和损失过程,综合考虑逆压梯度黏性流动过程影响,标定方法简单实用,能方便地应用于工程设计;该性能预测方法也能有效预测涡轮增压器离心压气机流量特性及喘振、堵塞边界特性,能够反映出压气机的全工况性能;与试验结果相比,预测压比与试验压比差值小于3 %,预测绝热效率差值小于5 %,在高转速跨音速工况下预测喘振堵塞流量差值小于0.06.     

几何参数变化对离心压气机性能影响的仿真研究

采用离心压气机性能仿真数学模型研究某些几何参数，如叶片顶部间隙，叶轮叶片出口角变化对压气机性能产生的影响，是当今设计高压比、宽工作范围、高效离心压气机的关键步骤。为此，首先建立了离心压气机性能仿真数学模型。为了验证数学模型的有效性，对Krain叶轮性能进行了计算。随后，对不同叶片顶部间隙，不同出口叶片角的压气机性能进行仿真研究。研究结果表明，随顶部间隙的增大，压气机效率及压比下降；后弯叶轮性能优于径向叶轮。     

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。