基于自由曲面变形技术的离心压气机叶片优化设计

为提高离心压气机叶片优化设计的效率、灵活性以及精细化程度,提出基于自由曲面变形技术的离心压气机叶片优化设计。利用自由曲面变形技术结合具有局部特性的B样条基函数,构建B样条基自由曲面变形技术方法,并结合多目标DNSGA遗传算法计算流体动力学对离心压气机叶片进行了额定工况、常用工况下的气动性能寻优设计。优化结果表明,优化设计可有效改善流场结构以及气动性能,利用较少的设计变量实现了离心压气机复杂曲面叶片高效灵活的精细化设计。     

级环境下斜流压气机叶片扩压器气动优化设计

以某斜流压气机的叶片扩压器为研究对象,采用人工神经网络和遗传算法相结合对其进行气动优化设计.优化后,斜流级总压比提高了3.85％,效率提高了2.07％.叶片扩压器静压恢复系数和总压恢复系数也分别大幅提高至0.7和0.95的水平.与原方案相比,扩压器叶片最大负荷点从10％弦长后移至25％弦长.扩压器叶栅通道靠近机匣区域的...     

基于扩压器优化提升发动机加速性的方法

本文对某型航空涡轴发动机的喘振现象进行研究.通过开展厂内专题试验确定了该发动机喘振发生的"首发"为离心压气机部件,采用气动仿真方法找到气流分离位置为径向扩压器叶片叶背的叶根处.对径向扩压器结构进行优化设计,并进行串装试车验证,改善了发动机的加速性,改进设计有效.     

高压比跨声速离心压气机设计研究

为探索高压比跨声速离心压气机级的快速设计方法,以级总压比7.0为目标,采用自行开发的离心压气机快速设计程序,设计了一单级跨声速离心压气机,并采用适应于高进口马赫数的低稠度最大厚度后移的双圆弧叶型叶片扩压器,保证压气机级有较宽的稳定工作流量范围。经CFD软件对设计的压气机进行性能预测表明,初步设计的离心压气机叶片扩压器扩张角过大,造成叶片尾缘出现严重回流。通过调整叶片厚度和中心线折转角减小了扩张角,改进后的离心压气机设计点总压比为8.305,等熵效率为81.8%。     

基于NURBS离心式压气机参数化造型设计及气动优化

基于特征造型技术进行含扩压器离心式压气机参数化造型方法的研究。将叶轮分解为叶片和轮盘两个特征,径流式叶片型线采用非均匀有理B样条表达,直纹面实现叶身成型;扩压器叶片型线利用具有三阶导数连续的五次多项式法构造,以叶根型线草图拉伸生成扩压器叶片实体模型。在CAD(computer aided design)软件二次开发基础上实现离心式压气机模型自动创建,以径流式叶片控制点周向转角和扩压器安装角为设计变量,利用全局和局部优化算法组合寻优,实现离心式压气机气动优化,改善压气机气动性能。结果显示优化后径流式的叶型呈现明显的倾斜特征。     

扩压器叶片数对高负荷离心压气机性能影响研究

针对带楔形扩压器的高负荷离心压气机,借用数值计算手段对其进行研究,计算得知离心压气机特性与实验结果吻合度较好。在此基础上,深入研究不同径向楔形扩压器叶片数对离心压气机性能的影响,并详细分析其对扩压器内部复杂流动的影响,为楔形扩压器的设计提供技术贮备。     

扩压器出进口宽度比对某离心压气机性能的影响

采用数值模拟方法深入研究了楔形扩压器出进口宽度比对某高转速、高压比离心压气机性能的影响,结果表明,适当减小扩压器出进口宽度比可改善扩压器内部流场,提高扩压器出口流动性和离心压气机性能,为进一步优化离心压气机设计提供了思路。     

氦氙混合离心压气机设计与分析

氦氙混合离心压气机是闭式布雷顿循环的主要部件之一,但是国内对此种稀有气体混合工质压气机设计的研究较少。本文以摩尔质量为40g/mol的氦氙混合气为工质,设计了单级总压比为2.3、流量为1.6kg/s的氦氙混合离心压气机。该压气机分为叶轮和径向扩压器两个部分,叶型采用了单分流叶片。通过数值模拟的方法对此离心压气机的气动特点以及流场进行了分析。氦氙混合离心压气机的数值模拟表明,此压气机达到了总压比2.3、等熵效率88%的设计指标。     

气动边界不确定条件下离心压气机叶轮优化设计

以某小型离心压气机为研究对象,基于非嵌入式概率配置点法和数值分析研究气动边界不确定性对离心压气机气动性能的影响规律,量化转速波动不确定对离心压气机压比的影响程度;提出一种基于不确定分析方法、代理模型、多目标优化算法的离心压气机气动稳健设计方法,为离心压气机及其他叶轮机械设计及应用提供重要参考。研究结果表明,优化后叶轮压比增大4.1%,压比方差降低13.52%,叶轮气动稳健性增强。     

径向间隙对离心压气机性能影响的数值研究

通过自主开发的CFD求解器NUAA Turbo,对带有楔形扩压器的离心压气机进行定常和非定常数值研究,通过改变叶轮和扩压器间的径向间隙,研究其对离心压气机性能的影响.研究发现:较小的径向间隙能够抑制扩压器压力面的分离,高载荷压力面的卸载提升了扩压器叶片通道的扩压能力.     

低稠度半高叶片扩压器的模型级性能研究

通过数值模拟的方法研究了低稠度半高叶片扩压器在大流量离心压缩机模型级中的应用,并比较了其与无叶扩压器对模型级气动性能影响的差异.研究结果表明:采用低稠度半高叶片扩压器的模型级基本消除了盖侧附近低总压高熵值的区域,气动性能有较大提高.     

射流对扩压器流场稳定性的影响

在设计工况下叶片扩压器有利于提高离心压缩机级效率和压比.然而叶片扩压器稳定运行工况范围狭窄,超出该工况范围叶片扩压器产生的冲击作用会降低离心压缩机性能.因此在某些化工过程中,离心压缩机在压缩过程中获得外部注入的射流.在扩压器叶片上开孔,合理利用射流,能优化叶片扩压器中流场结构,扩大其工况范围.     

低稠度叶片扩压器形状参数的分析

通过对一离心压缩机叶片扩压器内部流场进行三维粘性数值模拟,对比分析了小稠度扩压器的主要形状参数对气动性能的影响.结果表明对于小稠度扩压器设计可以找到稠度和叶型厚度的最佳值,使得压力恢复最大而损失水平较低,这对于工程设计具有指导价值.     

基于CFD的离心压缩机整级性能优化设计

本文采用CFD技术研究离心压缩机整级性能优化设计方法.首先用一元理论进行初始设计,应用全三维流场分析的方法分析叶轮、扩压器以及回流器叶片参数变化对压缩机性能的影响.在此基础上,对主要几何参数进行了优化设计.研究结果表明;通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶片的角度,可以使压缩机的最大效率和工况范围均得到改善.对于本模型的压缩机,效率可提高3％以上.优化设计后压缩机整级气动性能得到明显改善.     

离心式压缩机性能预测模型研究

本文在广泛收集有关离心式压缩机各部件模型的基础上，编制了单级离心式压缩机性能预测的计算机程序。以有叶扩压器进口角度可调离心式压缩机的级性能试验曲线为例，分析讨论了现有模型预测结果与实验数据的偏差，并提出了改进措施。     

Optimal design of impeller for centrifugal compressor under the influence of one-way fluid-structure interaction

In this study, a method for optimal design of impeller for centrifugal compressor under the influence of Fluid-structure interaction (FSI) and Response surface method (RSM) was studied. Numerical simulation was conducted using ANSYS Multi-physics with various configurations of impeller geometry. Each of the design parameters was divided into 3 levels. Total 45 design points were planned by Central composite design (CCD) method, which is one of the Design of experiment (DOE) techniques. Response surfaces generated based on the DOE results were used to find the optimal shape of impeller for high aerodynamic performance. The whole process of optimization was conducted using ANSYS Design xplorer (DX). Through the optimization, structural safety and aerodynamic performance of centrifugal compressor were improved.     

叶片扩压器在改进离心压缩机性能中的应用

针对传统的离心压缩机设计方法上的欠缺，提出了用叶片扩压器提高压缩机性能的难题，并通过实例给出了解决问题的步骤。     

径流叶片扩压器的气动设计与优化

径流叶片扩压器的优化设计对提高离心风机的静压效率有重要作用。基于NACA65平面叶栅试验数据和叶栅保角变换方法,建立径流叶片扩压叶栅的气动设计方法,解决了径流叶栅气动设计中基准叶型的转换问题。通过对叶型的参数化和应用遗传算法的优化,可以进一步优化叶片安装角和局部型线,控制叶片表面的流动分布,降低叶栅总压损失和出口气流落后角,相关算例证明了本文方法的可行性。     

叶顶间隙形态对离心压缩机整级气动性能的影响

对某离心压缩机模型级6种不同的叶顶间隙形态的流场进行了数值模拟,分析了叶顶间隙形态对离心压缩机模型级整级气动性能的影响,详细分析了不同间隙形态内部的流动结构。研究结果表明:由于叶顶间隙的存在,在整个工况范围内级压比,多变效率,能量头相比无间隙时都有较大幅度下降,特别在大流量区下降更加明显,而且不同的间隙形态对级性能的影响也不同,与无间隙相比间隙1在设计工况点压比下降1.77%,多变效率下降0.65%,能量头下降3.08%,间隙4在设计工况点压比下降4.38%,多变效率下降2.41%,能量头下降7.08%,而间隙2,3,5,6的间隙值在间隙1和间隙4之间,其整级气动性能也介于间隙1和间隙4之间,其中间隙3和间隙5的整级气动性能要优于间隙2和间隙6。     

多级离心压缩机级间弯道与回流器内流动的数值研究

对某型多级离心压缩机的气动性能进行了CFD数值研究,计算方法基于Jameson格式,湍流模型选择BaldwinLomax模型.对弯道与回流器等多级压缩机级间的静止部件内的气动特点进行研究,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化特征.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成对整机气动性能的下降.因此多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.