叶顶间隙对多相混输泵多工况增压性能的影响

叶顶间隙的存在会导致混输泵内有叶顶泄漏涡产生,进而对泵的增压性能产生较大的影响。本文以叶顶间隙为基础,定量地研究了不同叶顶间隙、流量及进口含气率对混输泵增压性能的影响。研究发现：叶顶间隙对混输泵做功性能的影响主要位于叶轮域内,且叶顶间隙的增加对于混输泵的做功性能有一定抑制作用;当叶顶间隙较小时,流量对叶轮做功性能都有明显的影响,而随着叶顶间隙的增加,流量对叶片表面压力载荷分布影响相对较小;当叶顶间隙为0.5 mm和1.5 mm时,随着进口含气率的增加,叶片吸力面压力载荷逐渐减小,而压力面的压力载荷略有增加,而当叶顶间隙为1.0 mm时,叶片表面压力载荷受到进口含气率影响很小。研究结果为混输泵增压性能提升提供一定参考依据。     

叶顶间隙对半开式叶轮离心泵的性能影响研究

为探究叶顶间隙的改变对半开式叶轮离心泵外特性的影响，本文以一公开实验数据的半开式模型泵为研究对象，选取叶顶间隙δ分别为0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.4mm、1.6mm、1.8mm和2.0mm九种方案，选取SST k-ω模型预测湍流，基于ANSYS-CFX对模型泵进行全流道数值模拟。通过CFD-Post对计算结果进行处理，得到不同叶顶间隙下离心泵扬程、效率、轴向力、轴功率四个参数变化情况以及不同叶顶间隙方案下间隙内流动情况，结合其曲线斜率、一阶导数值、内部流场情况进行深入分析，得出不同叶顶间隙下各参数的变化规律，为综合考虑各参数增长速度以及水泵应用的要求而设计半开式离心泵叶轮叶顶间隙值提供了一定的参考。     

汽轮机高压级叶顶间隙流的特性分析

以某300Mw汽轮机高压级为研究对象,采用带剪切应力传输（shearstresstransmission,sst）的K-w sst湍流模型,应用SIMPLEC算法对不同叶顶间隙下的泄漏流动进行数值模拟,分析了泄漏涡的产生、发展及与通道涡的干涉情况,并研究了3种叶顶间隙下,动叶叶项处复杂的流动和涡系情况。结果表明,压力面附近的流体由于压力面和吸力面的压力差作用进入叶顶间隙,泄漏到吸力面处,与主流掺混形成泄漏涡。随着叶顶间隙的增加,泄漏涡强度变大,导致通道涡靠近叶片中部。同时,泄漏涡涡核离吸力面更远,使通道内的流动环境更恶劣,引起更大的级内损失。     

跨音速轴流压气机转子泄漏特性研究

以跨音速转子Rotor37为例,采用适合于求解轴流压气机内部三维湍流场的时间推进计算程序,对7种不同叶顶间隙下压气机转子叶栅通道内部湍流场进行数值模拟,研究转子气动性能随叶顶间隙的变化规律.结果表明：随着叶顶间隙减小,转子绝热效率和压比提高,稳定运行区域明显增大;叶顶间隙变化对压气机转子70％叶高至叶顶范围内的气动性能影响显著;转子气动性能随间隙变化并非简单的线性关系;综合考虑轴流压气机气动和强度要求,对于所研究的转子,最佳的叶顶间隙为0．178 mm.     

喷水推进与泵喷推进的对比研究

针对船舶推进领域"喷水推进"与"泵喷推进"两概念混淆的现状,本文从两者的起源及发展历程出发,在系统分析两者结构型式的基础上,根据流体力学控制体原理及喷水推进泵理论剖析了两者的水动力原理及核心部件的做功机理。针对控制体的外流场问题,运用翼型升力理论及叶片泵理论推导演绎了外置式喷水推进与泵喷推进外流场对推进系统总推力的作用,阐明了两者原理相同、核心功能转化部件均为喷水推进泵,论证了泵喷推进为喷水推进在水下航行体领域应用时的特定称谓,是喷水推进技术在水下航行体领域的发展。     

叶顶开槽对轴流风机性能影响的数值研究

适当改变动叶叶顶结构可有效改善轴流通风机的性能。以OB-84型动叶可调轴流风机为对象,采用Fluent对不同叶顶方案下的风机性能进行三维数值模拟,分析不同叶顶结构对间隙内部及其附近流场和损失分布的影响。研究表明:叶顶开槽长度、型式及开槽部位对风机性能均有明显影响,开槽后风机的全压均低于原风机,而效率却得到不同程度的提高;叶顶凹槽扰乱了间隙内流场涡量场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混,并使泄漏损失减少。总体而言,叶顶双凹槽下风机具有最优的气动性能,设计流量下风机效率提高了1.05个百分点。     

叶顶间隙对某涡轮级流场及气动性能影响的数值研究EI北大核心CSCD

采用数值模拟方法,对某涡轴发动机高压涡轮的其中一级进行了三维流场计算,通过对比分析均匀和非均匀间隙条件下的流场和气动参数分布,探讨了不同间隙形式时的叶顶泄漏流动情况、以及流场变化对涡轮级气动性能的影响。结果表明:随着间隙高度的增加,叶顶泄漏高损失区与上通道涡高损失区相结合,新的大尺度分离结构形成引起损失增加,当间隙高度为1.2 mm时的总效率降幅达到5个百分点;前缘附近间隙增加对损失的不利影响要小于尾缘,降低尾缘附近的间隙高度至0.3 mm可以有效提高总效率约1个百分点;通过控制叶顶不同区域的间隙高度,可以对间隙内泄漏流体速度进行有效控制,减小间隙内堵塞从而提高总性能。     

汽轮机动叶栅内泄漏流动特性及损失分布

针对汽轮机间隙蒸汽泄漏的注入对动叶栅气动性能和损失的影响,以带有叶顶和静叶环汽封的某汽轮机高压级模型为例,分析不同汽封齿顶间隙下汽轮机动叶栅内泄漏蒸汽与主蒸汽的掺混作用、高损失区域体熵增率的变化规律和对轴功率和级效率的影响。结果表明:泄漏蒸汽的影响区域主要集中在叶片的吸力面附近,且泄漏蒸汽流经动叶通道时,其影响范围不断向叶中扩展。高损失区域沿径向集中在上、下叶端附近;沿轴向集中在动叶吸力面中部和叶片前缘处。随蒸汽泄漏量增加,高损区损失量越大,在叶片径向和轴向上的影响范围越大。在齿顶间隙增加时,由叶顶和静叶环漏汽分别导致的动叶栅高损失区的变化趋势相反。汽封齿顶间隙扩大至设计尺寸2倍,级功率下降约1.06%,级效率下降约1.49%。     

串联式干气密封对超临界二氧化碳轴流透平气动性能的影响

轴流透平叶顶不可避免地存在泄漏问题,严重影响了透平的运行效率与安全,工程上通常在叶顶布置密封结构来降低泄漏流的影响。为了进一步提升叶顶密封性能,该文基于一个1.5级超临界二氧化碳轴流透平,在动叶叶顶布置串联式干气密封,讨论了不同密封间隙下的流动特性和气动性能,并通过热流固耦合方法研究了密封端面变形特性,验证了其可行性。结果表明:串联式干气密封间隙为10mm时,无量纲相对泄漏量仅有2.43×10^-5,透平效率相对于无泄漏结构仅降低了0.01%。随密封间隙增大,泄漏量增大,透平级内损失增大,效率降低。但在大密封间隙下,串联式干气密封结构相比于单级密封结构性能更突出。各个密封间隙下,密封端面内外径热力耦合轴向变形差均不超过27mm,且变形后透平可以维持较高效率。研究结果表明,超临界二氧化碳轴流透平叶顶布置串联式干气密封可以在保证安全性的前提下有效降低泄漏量,维持较高的气动性能。     

工况变化对贯流式水轮机叶顶间隙流态的影响

贯流式水轮机是低水头水能资源开发的主力机型之一,而转轮叶片叶顶间隙流动特性是影响其空化、稳定性能的关键因素.基于数值模拟的方法,本文研究了工况变化引发转轮叶片叶顶间隙泄漏涡初生位置、形态变化的机理,分析了间隙泄漏涡形态改变对水轮机空化、稳定性的影响规律.主要结果表明:工况变化必然伴随导叶开度变化,导叶开度的改变使得转轮...     

叶片尖端间隙对混流泵效率特性的影响

本文推导了叶片尖端间隙对泵效率特性影响的数学模型，用它对导叶式混流泵在不同尖端间隙下的效率下降值进行了理论预测，并与实验结果进行了比较，两者达到了良好的一致，特别是在设计点附近，在叶片尖端间隙满足工程设计要求且不太大的情况下，计算值与实测值更吻合，因而可以与准三元理论结合起来，对叶轮的效率特性进行预测。本文的研究结果与其它学者对其它泵研究的结果是一致的。     

汽轮机叶顶间隙泄漏流结构及高损失区分布研究

对某带有高低齿汽封的汽轮机高压1.5级进行数值计算,分析了不同叶顶间隙下泄漏流在汽封和下游静叶流域内引起的高损失区分布规律,探究了泄漏损失的产生机理,并对级内黏性损失进行了区分和量化。结果表明:泄漏流在汽封腔内引起的黏性损失主要分布在齿下节流处和与汽封齿的撞击点处;下游静叶流域内泄漏涡并不直接引起损失,泄漏流与主流较大的速度差异是引起黏性耗散的主要原因。随着叶顶间隙增大,泄漏流具有更高的湍动能,与主流掺混引起更大的黏性耗散。上游静叶中黏性损失较小,静叶和动叶尾缘处的尾迹损失发生突增,下游静叶流域内的掺混损失约占级内黏性损失的1/3,且随叶顶间隙的增大而增大。     

攻角和端壁滑移对凹槽叶顶间隙流动传热的影响

以某燃气轮机高压涡轮动叶为研究对象,在主流雷诺数为9×104条件下,对进气攻角分别为-5°,0°,5°以及端壁有、无滑移时的凹槽叶顶旋涡结构和换热系数进行了数值模拟及实验验证。结果表明:压力系数模拟计算结果与实验数据吻合较好,说明本文数值模拟结果有效;无端壁滑移时,叶顶靠近压力面侧前缘产生的泄漏涡向吸力面和尾缘同时发展,叶顶换热系数沿叶型中弧线方向减小;端壁滑移缩小了泄漏涡尺度,泄漏流均匀地从压力面流向吸力面;叶顶换热系数沿垂直于弦长方向减小;端壁滑移虽然降低了间隙内泄漏流速度,但却使叶顶平均换热系数略有增大;端壁滑移使3种攻角的叶顶最高换热系数分别降低了7.5%,8.1%和19.2%;攻角从-5°变化到5°,端壁滑移和无滑移时的最高换热系数分别降低了14.9%和22.4%,无论端壁有无滑移,叶顶平均换热系数均降低了约11.8%。     

西宁地区棒—板间隙直流电压、操作冲击电压直流叠加操作冲击电压联合试验放电特性的研究

本文就西宁地区棒-板间隙在正直流电压，正操作冲击电压，以及在正直流电压上叠加正操作冲击电压联合试验电压作用下的试验数据进行分析、处理，给出了棒-板间隙试品在西宁地区平均气压，温度为20℃，绝对湿度为11g/m^3时，上述各种电压形式下，棒-板间隙的放电电压与间隙距离的特性曲线。通过与电科院，西安的数据进行比较，发现在任意两个试验地点，当海拔一定时，棒-板间隙试品的放电电压差值随间隙距离增加有增大的趋势，为此提出在高海拔地区输电工程外绝缘设计时，与平原地区比较。应考虑放电电压差值随距离增加有增大的趋势，而不是单一，固定的海拔修正系数关系。同时高海拔地区有必要做实际的放电特性曲线，与平原地区比较，做出海拔修正系数与间隙距离的函数关系，以满足工程需要，对于做定量方面的比对试验，由于本次试验数据缺少与西安电科院试验数据的可比性，因此本文仅从定性方面进行了分析，其结果对高海拔地区直流输电工程外绝缘的设计有一定的参考价值。     

多级轴流超临界二氧化碳透平气动设计及仿真分析

透平是超临界二氧化碳（S-CO₂）布雷顿循环系统的核心部件，目前主要面临效率低的问题。本文针对1台4级轴流S-CO₂透平进行气动设计，并对透平内部流动进行了三维数值模拟分析。结果表明，动叶叶顶间隙泄漏流是影响透平流动和性能的主要因素，泄漏流不仅会与叶片通道主流相互作用，还会影响下一级静叶流动，在入口产生较大攻角，引起静叶叶顶吸力面前缘和压力面喉口部的流动分离，并影响下游动叶叶顶端流动，导致泄漏流强度随级数累积增强，降低透平效率。根据流动仿真分析结果对透平进行了改进设计，使透平效率显著提高，达到84.44%。     

基于 CFD 仿真圆柱齿轮流量计性能影响因素分析

为确定圆柱齿轮流量计结构参数和流体介质物理特性对其性能影响的规律,确定最佳装配间隙,提出了基于6自由度运动模型的仿真方法,基于该方法分别研究了不同装配间隙和不同流体粘度对DN16圆柱齿轮流量计性能的影响。研究结果表明:随着装配间隙的减小,线性度误差逐渐减小。当齿顶圆间隙为140 μm、齿轮端面间隙为100 μm时,线性度误差达到最优值0.13%;线性度误差随着流体粘度的增大而减小,当粘度为42.7 mm2/s时,线性度误差仅为0.03%。     

具有阻尼拉金和叶顶间隙的汽轮机末级复杂三维流动特性

为获得具有阻尼拉金和叶项间隙的叶栅通道内复杂流动的详细状况,采用重整化群湍流模型(RNG k-ε)、壁面函数法、结构化网格,混合平面法建立了三维黏性流动数值模型,基于该模型分析了某汽轮机末级的流动状况.结果表明:阻尼拉金附近沿叶片展向动叶表面静压、通道内流线分布均发生了显著变化,其中吸力面受到的影响更为显著.在叶项和动叶吸力面上都发生了流动分离现象,表明该处存在分离涡和泄漏涡;同时,由于叶顶间隙的存在,动叶接近叶顶处压力面静压降低,甚至出现低于吸力面的情况,此外考虑阻尼拉金以及考虑阻尼拉金和叶顶间隙的汽轮机末级等熵效率与无阻尼拉金相比分别降低了0.39%和1.23%,表明泄漏损失在以上两种损失中占主要部分.     

基于OpenFOAM的离心压气机流场数值研究

基于开源平台OpenFOAM建立离心压气机数值计算程序,分别使用SSTk-ω和Spalart-Allmaras两种湍流模型对带无叶扩压器的离心压气机进行了全流道数值模拟,从压力、速度、熵产等多个角度分析了离心压气机内部流场特性,探究了不同湍流模型对数值模拟结果的影响。结果表明:SST k-ω能更好地反映二次流、涡流、流动分离等现象,Spalart-Allmaras湍流模型中叶轮射流-尾流影响较大;由间隙泄漏流引起的低速区从叶顶前缘逐步发展到叶顶尾缘,最后进入无叶扩压器进行增压降速,形成了流动损失,降低了离心压气机效率;离心压气机内部高熵区主要集中在轮盖侧,轮盘侧相对于轮盖侧熵值较小,离心压气机流道内部熵值随叶高增加而增加。     

锥形密封流动特性及静态稳定性研究

锥形密封对转子系统动力学稳定性具有较大影响。本文建立不同锥度环形密封数值计算模型,研究渐缩/渐扩锥形密封在不同阻塞与偏心状态下流动特性,分析锥度系数对密封静态稳定性与泄漏量的影响及锥形密封静态不稳定的产生机理。结果表明:渐扩密封在阻塞与非阻塞情况下,表现负的静态刚度系数,出现静态不稳定现象;恒间隙密封在阻塞状态下表现为负静态刚度系数,非阻塞状态下仅在高偏心时存在负静态刚度系数;渐缩密封在阻塞与非阻塞下的气流力及静态刚度系数整体为正值。锥形密封小间隙处较大的负周向速度梯度削弱了小间隙处的压力,使得密封内静态刚度系数表现为负值及静态不稳定。锥形密封泄漏量随偏心率增加而增加。     

变压器中性点气水两相组合流体保护间隙工频放电特性数学解析

气水两相组合流体放电特性研究对于污水处理、高电压绝缘、水下声源等领域,以及在变压器中性点保护间隙方面,具有重要的意义。针对不同间隙总长度和不同喷水长度的气水间隙在实验室条件下进行工频放电试验,分析其放电特性的变化规律。研究表明:气水间隙比之相同长度的空气间隙易于击穿;当气水间隙总长度L固定时,气水间隙的放电特性曲线均呈现近似V型的特征;当间隙总长度L不同时,曲线最低点A所处的位置不同,随着L增大,点A向右上侧移动;3条V型曲线点A右侧部分近似直线,几乎重合;当L不同时,3条曲线点A左侧部分形态一致呈线性,且随着L增大而向右上侧移动;将气水间隙应用于电力系统变压器中性点保护,具有较可观的价值。基于试验结果分析,通过对试验数据进行数值拟合建立了气水间隙的数学解析式。根据该数学解析式,可以计算出气水间隙在不同间隙总长度和不同喷水长度下的击穿电压和最低击穿电压所处的位置,从而指导应用于变压器中性点保护间隙。