某压气机内部三维流场数值模拟研究

以某重型燃气轮机的整个压气机为研究对象,通过计算软件对该压气机内部三维流场进行设计工况下的数值模拟研究,获得的压气机特性计算结果与试验值吻合良好;并详细分析了该压气机内部流场结构,找出了该燃气轮机最大噪声位置及其形成原因,同时获得了两种压气机内部流场的控制方法,对于压气机设计具有指导意义.     

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。     

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。     

某型多级压气机三维流场分析

对某型压气机全三维流场进行了数值模拟,分析了该压气机的功、反动度、轴向速度等诸参数在每一级的分布特点,从总体参数上分析了多级地面压气机的设计特点;从型面压力分布、极限流线、以及能量损失系数等分析了地面压气机的叶型与叶片的设计特点。     

某型多级轴流压气机三维CFD流场分析及气动优化

以某11级轴流压气机为研究对象,通过三维计算软件对某型压气机整机建模及流场进行了数值模拟,分别计算了设计工况、变工况及改变导叶安装角等工况的特性,得到了压气机流量－压比特性曲线、流量－效率特性曲线,与压气机的性能试验数据进行了对比,其误差在可允许范围内.同时对压气机的每一级的数据行了分析,总结了该压气机的气动设计规律.通过流场分析得到出口导叶的流场分布不合理的结论,并通过对其母型机的流场分析,提出了改进的方案.这些工作对压气机的设计开发提供了宝贵经验.     

燃机压气机启动工况影响因素数值模拟研究

针对燃气轮机启动阶段压气机旋转失速及喘振问题突出的现象,对某燃气轮机压气机部件的启动过程进行了数值模拟,并比较了不同升转速率及进口可调导叶角度的升转过程中,速度云图、沿叶高总压分布等相关参数。模拟结果显示：不同的升转速率对于叶高较低位置流场的影响不大,但是在0.9叶高处会存在明显差异,2 r/s²升转速率下,动叶尾缘流动分离较弱,4 r/s²升转速率下,低速区基本占据流道空间;动叶叶片尖端的流动分离现象在进口可调导叶逆时针旋转5°时,较其他工况得到明显抑制;进口可调导叶角度的变化带来流场改变的同时,在叶顶间隙会出现一个沿着压力侧的高速区。     

压气机蜗壳通道中气流流动的数值模拟

利用任意拉格朗日 -欧拉 (AL E)计算方法对基于“等环量”理论并考虑气体粘性而设计的蜗牛式压气机蜗壳进行了数值模拟。模拟计算结果与试验所测得的结果基本吻合 ,证明利用本计算程序所进行的数值模拟是可行的 ,计算结果对蜗牛式压气机蜗壳的优化设计具有参考价值     

离心压气机不同结构方案的内部流场数值模拟与试验对比

针对离心压气机的传统设计,提出一种简化压气机设计的方法,该方法采用三维流场结合SLS快速成型样机的方法,在对不同结构方案的压气机输出流量、压力等参数进行数值模拟的基础上设计,制造了压气机样机,并进行了试验.使压气机具有结构简单,体积小,制造简单,可靠性高等优点.表明采用该方法设计可为以后增压器的压气机相关研究提供有益参考.     

单级轴流氦气压气机空气模拟气动性能数值分析

HTGR-10模块式高温气冷堆作为第四代反应堆型具有系统简单、安全可靠和经济性能优越等特点。而氦气循环透平发电机组的氦气压缩机性能,将成为发电是否高效的决定因素之一。本文利用Numeca数值模拟软件对一亚音速轴流氦气压气机试验机进行了气动性能及准数关系研究,分析了气流在叶栅中的流动机理,探讨了等雷诺数下相似准数对压气机叶片性能的影响。结果表明:采用空气工质模拟氦气压缩,在马赫数小于0.4工况下对压气机的通流流动影响很小,基本可以忽略;采用大于0.5的反动度,增加正预旋可以使效率维持较高的水平;在马赫数较小的情况下,绝热指数k不会对相似模拟产生大的影响。     

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。     

基于数值优化的跨音速压气机动叶三维设计

实验验证了三维粘性流场求解程序,然后采用基于梯度法的数值优化程序对跨音压气机动叶积叠线进行优化设计,得到了弯掠结合的三维叶片,并对其进行了数值模拟及详细的流场分析.结果表明采用弯掠的三维动叶可以有效的改变叶片排内三维激波结构,降低尾迹损失,显著提高动叶的整体绝热效率,并使动叶具有更加良好的变工况性能.     

Numerical simulation of three-dimensional turbulent flow in multistage axial compressor blade row

Numerical simulation of three-dimensional turbulent flow in a multistage axial compressor blade row is conducted. A high resolution, third-order ENN scheme is adopted to catch the shockwave and simulate the turbulent flow correctly, while an LU-SGS implicit method is chosen to improve computation rate. A detailed and highly efficient numerical simulation system is thus constructed. The investigation is focused on the grid connecting methods between the rotor and the stator and the corresponding treatment of rotor-stator interactional surface. The final results of a three-stage axial compressor with inlet guide vanes conform well to the experimental data. __________ Translated from Chinese Journal of Applied Mechanics, 2007, 24(1): 21–25 [译自: 应用力学学报]     

多级轴流压气机一维性能预测程序开发及应用

为了实现对轴流压气机气动性能的准确预测,基于平均流线法建立了多级轴流压气机一维气动性能预测方法,编制了相应的Matlab程序,该方法允许针对不同类型压气机选择适用的经验模型。通过计算得到了某四级亚音速轴流压气机和某八级高速轴流压气机的气动性能,对比分析发现,一维性能预测结果与实验/三维CFD模拟结果吻合较好,效率与压比计算偏差均保持在较小范围内,预测结果精度较高。为进一步提高压气机气动性能预测的准确性,发展了一种经验模型自动校准方法,采用该方法对选取的四级亚音速轴流压气机和八级高速轴流压气机模型进行校准,校准后对各转速下气动性能的预测精度均有所提高。研究工作表明,所建立的多级轴流压气机一维气动性能预测方法以及模型自动校准方法具有一定的准确性和可靠性。     

Frequency Analyses for Mechanism Research of Unsteady Flow Inside Three Dimensional Compressor Cascade

Numerical simulations are carried out for unsteady flow field of certain kind of 3D compressor cascade. Emphasis is laid on vortex shedding and frequency analysis in a compressor cascade. Numerical simulations using unsteady Reynolds-averaged viscous turbulent equations are carried out. The results show that the flows in separated areas and wake areas are characterized as periodic or quasi-periodic vortex shedding and the frequencies of vortex shedding vary with incidences and Mach number. At the same Mach number, the frequency of vortex shedding will decrease as the incidence increases. Yet, the frequency will increase as the Mach number increases at the same incidence. In the same computation case, the frequency of vortex shedding will vary along the span of blade. The frequency is smaller at the middle of the span than that at the hub.     

Theory and Numerical Study on Three Dimensional Discrete Transfer Radiation Model

ＴｈｅｏｒｙａｎｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｔｕｄｙｏｎＴｈｒｅｅＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌＤｉｓｃｒｅｔｅＴｒａｎｓｆｅｒＲａｄｉａｔｉｏｎＭｏｄｅｌ￥ＹａｏＪｉａｎｄａ；ＦａｎＷｅｉｃｈｅｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｆＦｉｒｅＳｃｉｅｎｃｅ，Ｕｎｉｖｅｒ...     

Direct numerical simulation of gas-solid two-phase mixing layer

In this paper, the spatially evolving of the higher Reynolds numbers gas-solid mixing layer under compressible conditions was investigated by a new direct numerical simulation technology. A high-resolution solver was performed for the gas-phase flow-field, particles with different Stokes numbers were traced by the Lagrangian approach based on one-way coupling. The processes of the vortex rolling up and pairing in the two-dimensional mixing layer were captured precisely. The large-scale structures developed from the initial inflow are characterized by the counter-rotating vortices. The mean velocity and the fluctuation intensities profiles agree well with the experimental data. Particles with smaller Stokes numbers accumulate at the vortex centers due to the smaller aerodynamic response time; particles with moderate Stokes numbers tend to orbit around individual streamwise vortices and in the periphery of paring vortices; particles with larger Stokes numbers disperse less evenly, showing a concentration distribution in the flow field.     

紊流数值模拟的现状及进展

讨论了紊流数值模拟的发展历史、现状及趋势。比较了各类紊流模型的优缺点及适用范围 ,并对特殊效应 (曲率、近壁区 )的处理作了介绍和评述。为了提高模型的预报能力 ,多重尺度和非线性模型正逐步应用于工程计算。随着计算机的发展 ,大涡和直接数值模拟也取得了一些研究成果     

空气预热温度对燃烧状况的影响

空气预热是有效的节能技术,但预热温度的提高同时带来NOx排放浓度增加的问题。为了了解其规律,本文针对某烯烃厂芳烃加热炉的空气预热改造项目,对不同空气预热温度情况下的燃烧状况和NOx排放规律做了研究。首先利用数值模拟方法,构建了加热炉三维几何模型,将燃烧模型和NOx生成模型结合,对不同空气温度下的燃烧温度和NOx排放进行模拟,对炉膛内部温度分布及NOx排放规律做了研究,最后找出空气预热最佳温度。     

多级涡轮三维黏性流场的数值模拟

采用多叶片排网格生成技术，利用实质为标准κ-ω模型的改进型BSL双方程湍流模型对一个四级低压动力涡轮进行了数值模拟，其中多叶片排间参数传递采用“混合平面”方法。通过设计工况下计算结果和设计参数的对比，分析了此型多级涡轮的气动特点。末级导叶正弯优化设计显示弯叶片提高了此型多级涡轮的通流性能，同时也表明了弯叶片优化设计时进行多级黏性流匹配计算的必要性。     

采用数值仿真方法对厨房油烟罩节能的研究

采用CFD数值模拟方法,选用二维物理模型作为计算的基础,计算了厨房在油烟罩横向中心截面上的空气流场,通过改变油烟释放速度,得出了相应的油烟控制规律,从而提出了一种新型的风幕式油烟罩设计,并分析了其油烟控制性能。