压气机弦向缝隙叶栅的气体动力学研究

就高负荷轴流式压气机弦向缝隙叶栅提出了确定弦向缝隙位置的数学模型 ,并给出了弦向缝隙叶栅流场计算的方法 ,作为分析这种叶栅气动性能的基础。风洞吹风试验表明了本模型的正确性及弦向缝隙叶栅对轴流式压气机气动性能的改善     

进气畸变对涡喷发动机工作过程和稳定性的影响的计算分析

本文介绍一种计算方法,可用来计算涡喷发动机在进气畸变下的工作过程。该方法是在涡喷发动机性能模拟基础上,引入平行压气机理论于全台发动机上,提出了称之为全机平行子压气机—混合模型来建立起有进气畸变时发动机的计算方法的。该方法不仅能确定发动机的共同工作点,发动机性能,同时还可算出畸变下的压气机特性。文中具体算例为一台轴流式的、有九级压气机的涡喷发动机。计算求得的发动机工作参数、压气机特性、发动机性能与实验数据吻合良好。     

温度突升对发动机稳定性影响的研究

建立了压气机的激盘——容积模型及压气机对温度突升响应的二阶滞后模型。利用数值积分方法计算了温度突升对某涡喷发动机压气机稳定性的影响,并与发射武器的模拟试验结果及有关文献的计算结果进行了比较,证明了所用方法的可行性。对某涡喷发动机在不同温度突升和降油情况下的稳定性进行了模拟计算,确定出了降油量的大小对该发动机瞬态稳定工作边界的影响,计算结果与国外同类试验結果相比较,变化趋势是一致的。     

进气畸变下轴流压气机级间流场的研究——畸变传递的计算方法和试验研究

本文介绍进口有畸变时多级轴流压气机中非对称流场的数值计算方法,并给出计算与试验结果的比较。本研究在文献[1]给出的二元线化激盘模型的基础上,考虑了切向脉动速度的影响和非定常流效应,并在一台九级压气机的涡喷发动机上作了试验验证。结果表明,新发展的模型计算的结果与试验数据基本吻合。     

高温气冷堆HTGR-10能量转换单元中压气机气动性能试验研究

氦气轴流式压气机作为高温气冷堆能量转换单元的关键部件之一,其性能直接影响系统的发电性能.HTGR-10采用Brayton直接循环系统进行能量转换,它的特点是透平压气机与系统的其他设备密封于同一单元内,保证了良好的安全性.对于系统整体设计来说,准确地估算压气机气动性能,稳定性边界和运行性能是很重要的,因此针对HTGR-10氦压气机的设计方案,建立了完整的实验装置系统,并且在不同操作压力、转速下分别得到了氦气和空气作为工质时的压气机特性曲线.最后,对于用空气代替氦气作为工质进行实验做了对比分析,研究了通过相似模拟方法用压气机的空气实验数据设计氦气压气机可行性和有效性.对比试验结果表明相似模拟的准确性很高.     

轴流式风扇设计与计算

本文根据空气动力学的理论,导出了轴流式风扇的基本计算公式,并对轴流式风扇的无因次参数,风扇效率和设计参数进行了讨论。在此基础上,分别对风冷发动机和水冷发动机的轴流式风扇提出了计算方法和计算程序。这个计算方法,可以用来设计新的风扇或风扇改进设计。     

压气机叶片的固有频率测试和有限元计算

主要叙述了压气机叶片的固有频率测试技术和先进的有限元计算方法。固有频率测试采用了频率跟踪和振幅自动控制技术，确保叶片始终处于共振状态，有限元计算中使用的是8节点40自由度超参数壳体单元，计算结果和试验结果获得了令人满意的一致。     

基于时间推进的轴流压气机准二维性能分析

为实现多级轴流压气机的快速性能分析,开发了一种基于时间推进的准二维性能分析模型。该模型基于Euler方程,加入无黏叶片力模型和黏性力模型等源项用以模拟压气机中的诸多流动现象,同时对叶片区流线进行修正以处理叶片前缘间断问题。为验证模型的有效性,采用3.5级轴流压气机PW3S1和某1.5级高速轴流压气机进行验证,并完成了2个算例在不同转速下的总体参数特性计算。计算结果与试验数据和全三维计算结果进行比较:在PW3S1算例中计算压比和效率的平均误差分别为0.52%和0.63%,在1.5级压气机算例中分别为1.73%和2.91%,同时实现了激波的捕捉及堵塞工况的自动预测。     

积垢条件下压气机性能衰退数值模拟

针对轴流压气机在实际工作中遇到的叶片表面磨损、积垢问题,本文以NASA Stage 35单级轴流压气机模型为研究对象,建立了数值计算模型,以压气机的静叶部分为主要研究对象,使用更改静叶叶片表面粗糙度值和不均匀地更改静叶叶型厚度两种不同方法模拟压气机表面积垢情况,得到压气机效率、压比等性能的衰退情况与不同模拟方法的关系,以及压气机不同程度积垢下的流场变化情况。计算结果表明:更改叶片表面粗糙度对压气机的效率性能影响要大于对压比的影响,叶型厚度的变化会明显影响压气机的稳定工作范围。研究结果可为确定压气机清洗周期和运行寿命预估提供借鉴。     

大小叶片斜流压气机级性能和流场的数值模拟研究

文章以某高压比斜流压气机级为研究对象,开展三维定常数值模拟研究,初步获取了压气机级性能和流场结构,并与试验结果进行了对比。结果表明,计算总体性能与试验存在一定的差距,计算的流量-压比曲线比试验值向右和向上移动,流量-效率曲线比试验值向右和略微向上移动。对于斜流叶轮,两个叶片通道出口靠近机匣区域均存在低速流团,通道1中低速流团主要由附面层低能流团在哥氏力作用下堆积而成,通道2中的低速流团主要由叶尖间隙泄漏形成。对于文中计算斜流压气机,通道1中的低速流团对诱发流动失稳起主要作用。     

跨声速轴流压气机多叶排反问题优化方法

为提升跨声速压气机的气动性能,以叶轮机械三维黏性反问题设计理论为基础,发展了适用于压气机多叶排三维反问题优化设计方法。描述了压气机多叶排流场计算所采用的数值求解技术,详细推导了反问题优化设计方法和流程。为验证方法的正确性,运用德国宇航中心单级跨声速压气机R030-SUKS/31的实验数据与计算结果进行对比。在对原型叶片表面载荷进行分析的基础上,重新修改叶片表面载荷分布,并通过反问题设计方法计算得到新的叶片几何构型。结果表明,通过修改叶片表面载荷分布,运用反问题设计方法得到的压气机,其进口相对马赫数有所提升,压气机流量和压比分别提高了3.5%和2.0%,气动性能有明显提升,验证了方法的正确性和有效性。     

轴流压气机气固两相流及磨损特性数值模拟

为了研究固体颗粒入射至压气机后导致其性能衰退作用机理,本文采用商业软件ANSYS CFX中的多相流求解技术对某型四级轴流式压气机进行了气固两相流和磨损特性的数值模拟研究。研究结果表明:固体颗粒对压气机叶片的磨损主要集中在前面级的动叶和各排叶片的50%叶高以上,并且磨损量随叶高位置上移而增大;对每个叶片来说,对压力面的磨损程度要大于对吸力面;在沿轴向方向上,磨损主要集中在叶片的前缘和尾缘处。该研究成果具有一定的工程价值和参考价值。     

叶轮机不均匀导向叶栅及其尾迹对转子叶片的激振研究

在轴流式压气机和涡轮中,不均匀导向叶栅及其尾迹将引起栅后流场速度和总压的周向畸变,并对其后的转子叶片产生周期性激振。本文分析了多种不均匀叶栅及其尾迹引起叶片振动的机理,并推导了计算叶栅尾迹、气体激振力以及叶片振动响应的计算方法。最后,对几种具体的不均匀叶栅进行了计算,并与相应的均匀叶栅进行了比较。结果表明:不均匀导流叶栅及其尾迹所引起的流场周向畸变,不仅使气体激振力频带变宽,而且还可能产生幅值很大的低阶倍频谐振力,并导致转子叶片疲劳破坏。     

带周向槽机匣处理的轴流压气机叶顶流场数值研究

周向槽机匣处理是提高压气机稳定工作裕度的有效措施之一,采用数值模拟方法研究了 周向槽机匣处理对轴流压气机性能的影响.数值计算所获得总性能与试验结果符合良好.通 过详细地分析周向槽机匣处理对压气机顶部区域流场结构的影响,揭示了周向槽机匣处理对压气机性能及流场影响的流动机理.     

轴流压气机转子新叶型设计与试验研究

为进一步发展高性能轴流式叶轮机械叶片定制技术,本文提出了一种适于跨音速范围应用的轴流压气机转子叶型数值优化设计方法。并应用该系统对进口马赫数０．９１８的转子叶栅进行了设计及气动性能分析,通过与国外设计的同类叶栅的设计结果及风洞实验结果进行比较,验证了本文所用方法的有效性及精度。对比研究表明：采用本方法设计的叶栅具有低损失,宽稳定工作范围等优点。该项技术有良好的工程应用前景     

轴流式叶片的改进升力法设计与研究

针对我国轴流泵以及轴流式水轮机效率普遍偏低的情况,考虑到轴流叶片外缘、轮毂处的边界层及间隙流的影响,在轴流式叶片设计的传统升力法模型中引入修正系数A(R,δ)进行改进,得到了改进升力法设计模型,同时应用传统升力法和改进升力法对一轴流式水泵和水轮机叶片进行了对比设计,并利用NUMECA软件进行流动模拟,分别得到转轮(叶轮)叶片表面及轮毂、轮缘处的速度-压力分布以及各工况的效率.计算结果证明了改进升力法较传统升力法好,改进效果显著,有效地提高了轴流式水力机械的效率,改善了轴流式水力机械内部流动的速-压分布.为轴流式叶片的设计提供了一种新的计算模型.     

多级轴流压气机旋转失速的研究——预测旋转失速的非线性模型

本文发展了一个预测多级压气机中旋转失速的非线性模型。为了使这个模型能用于真实压气机,导出了真实流面上的涡量—流函数方程组。作为算例,计算了单级和双级压气机,其结果清晰地描绘出失速团的形成和发展过程,同时也得出了旋转失速的所有特征参数和失速条件下压气机(级)特性的左半支,它对计算压气机在低转速下的动态特性特别重要。借胁特征线理论的分析方法,得出一个失速团稳定存在的理论极限,用它作为选择涡量传递方程左边界条件的判别式,就改进了这个非线性模型。     

轴流式止回阀的数值模拟

根据轴流式止回阀的结构特点,利用Solidworks造型软件对其流道进行三维造型,将造型导入到ICEM中进行网格划分,利用FLUENT对止回阀的压力降特性和动态特性进行数值模拟,通过对计算结果的分析,得出轴流止回阀具有节约能源、可以减小水锤作用等优点;应用FLUENT对几种流速工况下的流动进行计算,并与试验结果作对比,结果表明两者比较接近,验证了CFD/CAD的结合在工程应用中的有效性。     

周向总压畸变在轴流压气机中的传递特性预测新模型

基于轴流压气机分级级特性，建立了一种预测周向总压畸变沿轴流压气机传递的级矩阵分析新模型。应用新模型于2个轴流压气机算例，对其进口总压畸变传递特性进行了详细的数值分析，新模型预测的总压、总温及气流角的周向分布与叶排特性模型结果比较表明，新模型和采用的方法合理、可行。新模型计算结果表明，随着压气机工作点向不稳定边界移动，压气机级出口的总压畸变衰减程度明显降低，并且其级出口周向总温分布不再与转子进口绝对流动角周向分布相对应，其级进口绝对流动角减小、攻角增大，这主要与压气机级特性分布规律变化有关，显然这对压气机性能及稳定工作范围产生不利影响。     

对四冲程柴油机涡轮增压系统基本参数确定方法的浅析

本文讨论了增压系统主要热力参数的内在联系。对四冲程柴油机增压系统的空气流量,排气温度、压气机出口压力和涡轮进口压力的若干种计算方法进行了分析。作者提出了一种新的排温计算方法。对涡轮前压力的其中一种计算方法有误,本文予以重新推导和修正。另外,整理了增压系统基本热力参数的计算步骤。以期在设计新的增压系统和强化非增压柴油机时较合理地确定参数,缩短设计、研制、试验的周期。