弯扭叶片对汽轮机变工况的影响分析

分析了弯扭叶片中,叶片力的径向分力对沿叶高反动度的影响,及对变工况时脱流特性的影响。数值计算表明,在大功率汽轮机末级叶片中采用弯扭叶片后对脱流特性有较大影响。相对脱流高度减少。     

基于非均匀致动盘的风力机尾流模拟分析

针对常规致动盘方法中诱导因子均匀分布，而实际叶片的诱导因子沿径向变化的问题，提出了诱导因子非均匀分布的方法来模拟风力机的尾流流场。先以常规致动盘方法进行计算，根据理论和试验数据对比验证流场参数；在此基础上由叶片翼型参数求出诱导因子，根据其沿径向非均匀分布的特点进行计算，定性分析其尾流流场的特点及发展变化过程；最后，应用该方法分析两台同轴风力机在不同间距下所受到的影响。该研究结果可为风电场微观选址提供参考。     

导叶叶片数对离心泵特性的影响

在比转速n_s=71的离心泵研发过程中,针对叶片数z=5的叶轮,为选择适宜叶片数的导叶,采用CFX软件对单级研发泵进行非定常数值模拟研究,分析了不同工况下导叶叶片数分别为6、7、8时泵的外特性、压力脉动和叶轮径向力,针对小流量工况径向力的较大差异,进一步对比了叶轮内流场。结果表明,减少导叶叶片数可提高较大流量工况的扬程和效率,但可能导致小流量扬程下降;小流量区间导叶叶片数对压力脉动的影响较为复杂,而较大流量工况增加导叶叶片数有益于改善压力脉动;此外,导叶叶片数越多,非额定工况的叶轮径向力越小,特别是在小流量工况,增加导叶叶片数提高了叶轮流场的均匀性,径向力缩小约4倍。最终对整体性能较优的7叶片导叶进行排产和试验,其中扬程计算误差不超过5.9%,表明数值模拟结果具有一定精度。     

低比转速离心泵叶片加厚非定常特性分析

本研究以一台低比转速n_s=58的离心泵为研究对象,通过改变离心泵叶轮出口叶片真实厚度,并采用CFD(流体力学的计算软件)研究叶片厚度对泵性能及其非定常特性的影响。得到其定常和非定常特性的性能曲线,结果表明:出口真实叶片厚度增加会提高离心泵关死点的扬程;叶片厚度增加在一定程度上能提高泵的效率;叶轮和蜗壳的径向力呈周期性分布,δ_2=10 mm方案中蜗壳径向力整体分布和峰值都比较理想,优于其它两个方案;δ_2=5 mm方案中叶轮径向力在3个工况下整体分布和峰值都优于其它两个方案。叶片出口真实厚度增加会使叶轮出口处的卡门涡街的影响增强,使监测点压力脉动和蜗壳、叶轮的径向力都出现明显的次波动。     

电厂中节能扩稳轴流风机的计算分析与试验

利用一种适用于工程应用的计算方法对电厂中具有节能和扩稳优点和轴流负机进行计算分析与试验研究。由于弯掠动叶有一个不可忽略的径向力的作用，采用双激盘模型计算主流，损失模型计及弯掠角和径向间隙对气动－声学性能的影响。根据计算结果制作弯掠动叶和径向风机进行试验验证。试验结果表明，本文的计算方法适于弯掠动叶风机的工程计算 。     

低速环形压气机静叶栅采用弯叶片壁面分离流结构的数值分析

使用拓扑结构分析方法对某型压气机静叶栅的直叶片与弯叶片数值计算，对壁面分离流结构进行了分析研究，发现弯叶片对壁面流线拓扑结构和分离流结构影响明显。给出了直叶栅吸力面，下端壁角区流场的拓扑结构，并证明数值计算结果的奇点总数满足环形叶栅壁面（包括叶片表面和上、下端壁表面）拓扑准则。图10参4     

轴流式冷却风扇等反击系数流型的设计理论和计算方法

根据冷却风扇的特点提出了风扇等反击系数流型的设计方法,利用流线叠代法求解完全径向平衡方程,并把计算结果与实验结果作了对比;同时还对自由涡流型进行了计算,把这两种流型的计算结果作了比较,并对这两种流型的风扇进行了评价.     

微小型向心涡轮转子的流动特性分析

利用三维粘性数值模拟手段分析研究了一台直径35mm、设计转速为150000r／min的向心涡轮转子的流动特性。根据计算结果，得到了设计转速下向心涡轮转子的特性曲线以及设计点参数(流量为0.064kg／s，总落压比为1.716，绝热效率为0.849，做功量9.25kW)。根据流场内的壁面极限流线、空间流线以及截面流线，分析了在这台转子叶片通道中涡系的产生、发展过程以及分离形态的演变。根据叶轮主要特征流面的流动等值线图，分析了这台涡轮转子的流动特点。在初步认识向心涡轮的流动规律之上，为这台向心涡轮转子的改进设计提供了理论依据。     

低压轴流风机周向弯曲叶片顶部间隙流动的数值分析

利用雷诺平均N-S方程组以及S-A一方程湍流模型对带有径向、周向前弯、周向后弯叶片的低压轴流风机在稳定工况点处进行了三维粘性流场的数值计算。在数值模拟结果与试验测量结果吻合的前提下，根据计算结果，分析了叶片吸力表面和压力表面在顶部的压力分布的特点，揭示了在叶顶到机壳壁面之间泄漏流的发展过程以及损失分布。对难以测量部分的数值分析，深入理解了叶片的周向弯曲大小及方向对顶部间隙流动和叶轮工作稳定性的影响，为进一步改进此类风机的设计提供了更充分的依据。图4表1参7     

基于非均匀致动盘的风力机尾流模拟分析

针对常规致动盘方法中诱导因子均匀分布,而实际叶片的诱导因子沿径向变化的问题,提出了诱导因子非均匀分布的方法来模拟风力机的尾流流场。先以常规致动盘方法进行计算,根据理论和试验数据对比验证流场参数;在此基础上由叶片翼型参数求出诱导因子,根据其沿径向非均匀分布的特点进行计算,定性分析其尾流流场的特点及发展变化过程;最后,应用该方法分析两台同轴风力机在不同间距下所受到的影响。该研究结果可为风电场微观选址提供参考。     

汽轮机叶片激振力模型和计算方法

详细研究了在稳定运行工况时影响汽轮机叶片激振力的主要因素。在建立抽排汽口、有偏差的静叶流道、静叶尾迹、冲角等各主要影响因素模型的基础上建立了通过傅立叶谐波分析定量确定各阶谐波激振力的一整套力学模型和数值计算方法。计算结果从一般规律上给出了各阶谐波激振力量值与其主要影响因素之间的关系，在确定叶片激振力和动应力计算中直接应用，不仅具有理论意义，且有工程实用价值。     

叶轮五轴侧铣加工的铣削力预测计算研究

针对叶轮叶片等复杂曲面的半精加工或精加工过程的仿真需要预测铣削力,根据叶片铣削工艺规划,建立了锥度球头铣刀五轴侧铣加工叶片型面的刀轴运动和铣削力预测计算模型。结果表明:所建立的铣削力预测模型仿真计算结果与实验结果吻合度较高,基本满足实际加工过程中的铣削力预测要求。该模型可用于叶轮叶片或类似曲面的五轴侧铣加工过程的铣削力预测,为优化加工参数、提高加工效率等提供了仿真分析工具。     

某航空发动机径向扩压器叶片断裂分析

为了确定某航空发动机径向扩压器叶片断裂故障的断裂性质和产生的原因,通过对径向扩压器叶片 失效 进行了初步故障 ,并从径向 的材料、设计、加工 影响等方面进行了详细的故障分 。 ：径向 片 性质为高周疲劳 ,产生高周疲劳的 为径向 发动机工作 转 共振。径向 共振时振动应力的 力 片 根处,导致叶片从该处产生裂 , 发生高周疲劳。 优径向 片 , 工作转 的共振, 故障重 复发生。     

叶轮进口边型线对两级离心泵空化及非定常流动特性的影响

针对叶片进口边型线对两级离心泵空化及内部非定常流动特性的影响,在保持泵体和其他几何参数不变的情况下,通过改变第一级叶轮叶片进口边曲率,计算了两级离心泵内的空化及非定常流动。获得了空化性能曲线、第一级叶轮流道内测点的压力脉动和第一级叶轮的受力情况。结果表明:进口边对临界空化余量、压力脉动和受力情况的影响不具有单调性,而是存在最优值;压力脉动的主导频率为15倍轴频,并且压力脉动出现高幅低频现象;轴向力和径向力的脉动主频分别为轴频和2倍叶频;径向力的波动幅值远小于空间x,y方向受力的波动幅值。     

汽轮机末级动叶片出口边水蚀特性及疲劳裂纹扩展的研究

空冷汽轮机组、调峰汽轮机组及热电联产汽轮机低压缸在小容积流量工况下运行时，末级动叶片根部分离流区的回流会将排汽缸湿蒸汽中的水滴带回叶栅通道，使动叶片吸力面出口区侵蚀并引发疲劳裂纹。为了确定机组负荷工况对叶片水蚀特性及叶片安全性的影响，首先利用流线曲率法发展出一种计算回流气动特性及水滴撞击叶片速度的方法。并用以分析了一台200MW汽轮机末级动叶根部出口边水蚀的特性，分析结果与实际情况较一致。此后，采用断裂力学理论研究了出口边水蚀缺口处的裂纹萌生期与扩展的增长率，计算结果与实际裂纹发展情况较为符合。所发展的方法为研究预防叶片出口边水蚀方法和合理制定机组检修周期提供了有用手段。     

浅谈网格密度对叶片频率的影响

采用有限元法对整圈叶片一阶频率进行分析时,由于叶片网格划分的不同,可能对频率计算造成较大影响。通过研究叶片网格密度变化对整圈叶片一阶频率的影响,发现叶片径向网格密度变化对整圈叶片的一阶频率影响不大;叶片厚度方向网格密度最好不少于4层;弧形叶根轴向网格密度小于一定数值时计算结果相差很大。     

风轮固有频率精度模拟方法研究

针对某风力机风轮固有频率模拟计算,利用SolidWorks软件中"样条曲线"对多数据点同步拟合功能生成了光滑的叶片各翼型面曲线,同时利用SolidWorks软件中"放样"对多数据曲线同步拟合功能实现了叶片整体光滑建模,从而有效解决了模态计算中网络划分时因计算模型非流线性而产生死点或网格畸变的常发性错误,实现了网格的理想划分。利用ANSYS13.0软件模态分析计算模块,配合模型部件材质、部件间接触条件、风轮整体约束条件近实体化设置,使风轮前三阶固有频率计算值与试验值相对误差在5%以内,实现了风轮固有频率的精度模拟。分析产生数据差异的原因主要为实际叶片材质并非各项同性。精度模态计算方法的实现,对风轮结构优化设计及模态计算方面的研究具有较重要的应用价值。     

斜置静叶对低压缸效率影响的研究

采和试验和三维计算相结合的方法提高低压缸效率。本文着重分析了径向斜置静叶对流场的影响。试验和计算表明静叶片斜置后其流场特性发生了变化，如反动度的变化。基于上述原因，用在维数值计算设计斜置静叶，试验证明新设计的静叶片对流场有改善，这个计算结论将用于提高低压缸效率。     

水泵水轮机泵工况下内部空化特性分析

为研究空化条件下水泵水轮机泵工况的内部空化特性,基于ANSYS CFX(有限元分析)软件采用k-ε湍流模型、均质多相模型和Rayleigh-Plesset方程,对某抽水蓄能电站模型机进行了全流道非定常空化流动数值计算。根据模拟结果预测了水泵水轮机泵工况工作无空化时的能量特性和空化发生时的空化性能,并与试验数据对比。结果表明:流场数值计算成功地捕获到了空化发生、发展及空间演变过程;随着空化数的变化,空泡在叶片背面进口附近产生,然后沿着流线向叶轮出口扩散,并随着流道过流面积的增大向叶片工作面扩展,直接影响叶片上的压力分布和叶片中间流线上叶片载荷分布;在空化严重时,会造成叶轮流道内流动紊乱和严重堵塞,导致效率的大幅下降,对机组安全稳定运行非常不利。     

哥氏力对旋转方通道内流动与换热的影响

在雷诺数亿为6000,旋转数助为0～0．26内,数值模拟了旋转光滑径向出流通道的内流动与换热分布,分析了哥氏力对旋转管流的作用机理。计算结果表明,切向哥氏力推动了通道截面内的双涡二次流,径向哥氏力则使得近侧壁流体加速和中心流体减速。换热计算结果从定性趋势上吻合公开文献中的实验现象。反映了旋转附加力的基本影响规律。