带锯齿冠叶片振动特性的数值模拟

基于"滞后"弹簧摩擦模型,计算了不同转速下单个叶片和整圈叶片的固有频率和模态特性,分析了带锯齿冠叶片的干摩擦阻尼特性,并研究了转速对带锯齿冠叶片频率的影响.通过对叶冠间接触状态的分析,获得叶冠间的摩擦力和相对滑移量,并求出叶冠间的等效阻尼和等效刚度.在冠间接触区域,采用有限元分析软件中的Matrix 27弹簧阻尼单元模拟叶冠间阻尼和刚度,并对带锯齿冠叶片的动应力进行了分析.结果表明:带锯齿冠叶片间的干摩擦可有效抑制系统的振动,具有较明显的减振效果.     

抑制叶顶间隙泄漏的叶轮机械叶片的流场模拟

根据叶顶间隙流对叶轮机械的性能有重要影响这一特性,设计了一种叶片.该叶片顶部带有"燕尾冠",在叶顶的压力侧和吸力侧都形成"倒钩".通过对带有"燕尾冠"的叶片和一般的叶片的流场进行数值模拟,在同等条件下比较两者之间压气机的总体性能、流场特性以及叶顶间隙的泄漏量的区别,得到优化设计后的"燕尾冠"叶片能较好的保持住叶片表面的压力,削弱了叶顶间隙泄漏涡的产生和减少了通过叶顶间隙的泄漏量.数据结论为改进和提高叶轮机械的运转性能提供参考依据.     

汽轮机叶片正弯对叶顶间隙泄漏流动影响的数值模拟

以某汽轮机高压级动叶为研究对象,采用κ-ε湍流模型,应用SIMPLEC算法对在相同叶顶间隙高度下的常规扭叶片和正弯扭叶片的叶顶间隙流动进行了数值模拟。研究结果表明:与常规扭叶片相比,叶片正弯提高了汽流在叶顶区的最低压力值,减小了叶顶压力边与吸力边的横向压力梯度;汽流在正弯扭叶片吸力面附近形成的泄漏涡的影响范围和对通道主流的扰动弱于在常规扭叶片内形成的影响;正弯扭叶片使汽流在吸力面和压力面上形成了叶顶部正径向压力梯度、叶根部负径向压力梯度的"C"型压力分布,同时降低了叶片上端部附近的总压损失。叶片正弯既降低了叶顶泄漏损失,又降低了叶栅通道内的掺混损失。     

带大小叶片楔形扩压器设计及流场分析

设计了两套双圆弧中线的叶片,并在此叶片基础上设计了11个大叶片＋11个小叶片的楔形扩压器.运用通用CFD软件FineTM/Turbo对其进行了流场分析.通过两扩压器的性能比较,初步确定了备用方案,进一步的优化设计对入选方案作了改进以满足微型燃气轮机总体设计要求.同时比较了大小叶片设计方案与全为大叶片方案的性能,发现采用大小叶片可提高静压恢复系数,降低空气动力损失.     

压气机失速研究及设计方法的讨论

本文利用NREC软件对某存在严重失速问题的高速压气机进行重新设计,并通过流体分析软件Numeca进行了数值模拟验证。流动分析结果表明压气机内有较强的失速从而对于叶片的安全性构成了致命的威胁;本文通过改进叶片的弯转角变化规律和短叶片的设计,有效地避免了失速,对于改进叶轮的可靠性做出了有益的探索。     

风电叶片阻尼测定及其在频率计算中的应用

以某现有1.5MW风电机组叶片为例,开展结构模态试验,探索采用环境激励手段,测定叶片结构阻尼参数的方法,并将所测量数据结果应用于新设计叶片的频率计算分析中。计算采用复特征值有限元数值方法,分析了在结构阻尼影响下叶片的频率特性以及结构阻尼在一定范围内改变时,叶片频率特性的受影响情况。所采用的试验与计算方法可满足风电机组叶片检测及新型叶片研发的需要。     

基于CFD的双向直驱式潮流能水轮机气蚀分析

叶片是潮流能水轮机的核心组成部分,气蚀对叶片造成的伤害将直接影响机组的发电效率和运行稳定性。文章利用计算机仿真技术对双向直驱式潮流能水轮机的叶片进行数值模拟,通过分析叶片周围的流场分布以及叶片压力分布情况,判断气蚀的易发生区域,最后与实例进行了对比分析。研究结果表明,计算仿真结果与现实情况高度吻合,叶片后边缘气泡发育充足,容易受到气蚀影响。说明利用流体仿真对水轮机的气蚀部位进行预测是一种有效的技术手段,可以为后续水轮机叶片的抗气蚀结构优化提供参考依据。     

大功率汽轮机末级长叶片三维动态应力及服役寿命的研究

提出了一种预测汽轮机叶片服役寿命的综合数值模型.首先,开发了分析汽轮机叶片激振力、动频和动应力的计算模型,基于动应力的分析结果,提出了考虑制造和腐蚀环境等多种因素的汽轮机叶片服役寿命模型.给出了叶片材料的疲劳特性试验结果,为叶片寿命分析提供了必要参数据.此外,还对汽轮机末级680 mm叶片进行了分析.结果表明:所建立的叶片激振力、动频和动应力分析模型具有良好的工程精度,开发的叶片服役寿命分析模型可以定量考虑影响叶片寿命的各个因素,从而为在设计阶段及运行中保证叶片的可靠性提供了有力的依据.     

煤泥水泵两相流模拟分析

利用Fluent14.0软件对煤泥水泵进行三维两相流数值模拟分析,分析结果表明:随着无烟煤粒径的增大,叶片工作面头部靠近前后盖板两侧的压力集中现象更加明显,蜗壳部位的磨损也随之增大。考虑到上述问题的存在,对叶轮叶片数进行改变,由8叶片改为5叶片,煤泥泵的磨损情况得到了很明显的改善,改型后扬程最多提高了5.5%,效率最多降低了3.7%。     

单叶片强度分析及整圈叶片动频计算

根据国内外同行多年设计经验,综合考虑安全性、经济性与工艺性,设计了1200mm长叶片的结构。在此基础上,应用有限元方法,建立了单叶片的有限元模型,在3300 r/min超速运行条件下,分析了叶片的静应力。计算结果表明,在超速情况下叶片强度是安全的;应用有限元商用软件ANSYS,采用接触边界法,建立了整圈叶片模型,计算了整圈叶片的动频率,得到叶轮的三重点共振转速M3为2802 r/min,由于叶片的工作转速为2820 r/min~3 090r/min,因此在该区间无三重点共振,叶片振动是安全的。     

某重型燃机一级动叶空气流量特性研究

对某重型燃机透平第一级动叶进行了冷态三维数值模拟及试验研究,分析了不同的压差下该叶片的内部空气流量特性,得到了叶片内部空气流量的分配比例。研究工作为工程化叶片冷却结构流量特性检测提供了依据。     

风力机叶片旋转对测风仪的影响

采用CFD方法对1.5 MW风力机叶片DF77A和DF77D进行三维定常数值模拟。分别与风力机设计功率数据进行对比,在确认数值计算结果可信的基础上,对比了两种叶片三维粘性流场的流动细节,分析了两种叶片在不同来流风速条件下气动性能,同时详细分析了两种叶片对1.5MW机组机舱尾部测风仪的影响,为大型兆瓦级风力机优化设计提供参考。     

粗糙度对汽轮机喷嘴内流动影响的研究

汽轮机通流部分结垢会造成叶片粗糙、叶道截面改变,从而使汽轮机的经济性降低,严重时可能导致叶片损坏事故。以某300MW汽轮机高压级喷嘴为研究对象,利用基于有限元的有限体积方法,采用k-ε湍流模型对喷嘴内流动情况进行三维数值模拟。分析了粗糙度常数和粗糙度高度的影响情况,并将表面光滑时的模拟结果与理论计算结果进行对比验证。通过改变叶片的表面粗糙度来模拟汽轮机内不同程度的结垢情况,以分析叶片结垢对汽轮机喷嘴流动的影响。引入总压损失系数来分析粗糙度对喷嘴内损失的影响。     

预弯对风电叶片气动性能的影响

以DF77叶片为原型,通过改变叶片的预弯曲线,分别得到预弯1.35 m、 无预弯、 预弯-1.35 m 3种叶片模型.通过CFD数值模拟3种不同预弯叶片的流场,分析叶片预弯程度对风电叶片气动性能和出力的影响.通过3种方案结果分析表明,无预弯的叶片功率最大.根据理论分析结果,展望叶片预弯值的设计方法,使叶片运行时达到最佳出力状态.     

轴流压气机叶片磨损位置模拟方法研究

采用气固两相流计算方法,对某型燃气轮机压气机实际工作环境中沙尘颗粒对压气机叶片磨损特性进行了全三维数值模拟研究,分析了叶片表面磨损位置的分布情况。研究表明：同级与不同级压气机叶片均呈现出明显的非均匀磨损特性,同级叶片的最大磨损浓度可以达到最小磨损浓度的2.9倍,不同级叶片的平均磨损浓度最大相差17.8倍;同一叶片上,颗粒对叶片前缘的磨损程度高于尾缘;随着转速的增大叶片的磨损率最大增加120%且非均匀性进一步增强。     

考虑静叶内叶片力的作用对透平级特性影响的数值研究

在传统的流线曲率法的基础上，考虑了叶片力，叶片厚度等因素的影响，根据完全径向平衡方程，在叶片通道内加站，编制了相应的计算程序，并采用了张力样条函数来拟合流线，以期流线拟合的结果更加接近实际流场。根据不同径向角下的计算结果分析了叶片力对压力分布及其它气流特性的影响。     

基于电磁-结构场耦合的干式空心电抗器短路电动力计算

为研究叶片数对船用离心泵性能的影响,结合CFD软件CFX对三种不同叶片数的船用离心泵作全流场定常计算。计算时选用NSL125 415/A02型船用离心泵,以清水为工作介质,基于雷诺时均N S方程和标准κ ε紊流模型,压力、速度耦合采用SIMPLEC算法进行速度分量和压力方程的分离求解。通过不同叶片数船用离心泵在设计工况下的数值模拟和对比分析,揭示了不同叶片数船用离心泵的内部流动规律,获得了叶片数对船用离心泵的扬程、效率和性能的影响程度,为船用离心泵叶片数选取提供了参考。     

分流叶片周向位置设计及其对离心叶轮内部流动的影响

利用计算流体力学软件,对某高压比、高转速、小流量离心式压气机的半开式叶轮内部三维粘性流场进行了数值模拟研究。重点分析了分流叶片周向位置对叶轮内部流动和性能的影响,提出了适合此半开式离心叶轮分流叶片周向位置的设计方案。结果表明：分流叶片不同周向位置对流场影响明显,当分流叶片偏向长叶片吸力面侧时,叶轮流道内低速区增大,流动分布不均匀。研究还发现：固定分流叶片进口而将出口位置向长叶片压力面侧偏置,可以改善叶轮内部流动情况,提高叶轮性能。     

变叶片数和长短叶片对某跨音速向心汽轮机气动性能的影响

利用三维数值模拟的方法对一跨音速向心汽轮机进行了气动设计优化分析,通过改变叶片数和采用长短叶片结构等方法分析其对叶轮内流场的影响,分析了TC-4P叶型的气动特点。结果表明:TC-4P叶型虽然只是普通的渐缩型流道的叶栅,但利用其斜切部的膨胀能力,对超音速工况一样具有良好的性能;叶轮采用长短叶片的方法可以有效地降低余速损失,并改善流动状况。     

基于风能利用效率的叶片根部翼型尾缘加厚优化方法研究

针对兆瓦级风力发电机在实际工作中叶片根部载荷大、强度高、对空气利用效率低等问题进行研究。结合叶素-动量理论和普朗特叶尖损失因子修正方法,设计了一个额定功率为5 MW的叶片;采用对称加厚法对叶片根部处翼型的尾缘进行加厚优化,并对优化前后翼型进行数值分析。分析结果表明,经过对称加厚优化的翼型升力系数大于原翼型,用新翼型设计的叶片表面静压强分布比原叶片表面静压强分布更均匀,新叶片功率增加,提升了叶片风能利用效率。新型叶片符合设计要求,为研究钝尾叶片气动特性提供了理论基础。