分流叶片周向位置对离心叶轮性能及内部流动的影响

利用商用计算流体力学软件包NUMECA FINE/TURBO对Krain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不同周向位置对该叶轮内部流动和性能的影响,得出了不同周向位置时的叶轮效率、压比随质量流量变化关系,结合对叶轮内部流场的详细分析,给出了适合此半开式离心叶轮分流叶片周向位置的最佳设计方案。研究结果表明:分流叶片不同周向位置对叶轮流道流场影响明显,当偏向主叶片吸力面一侧时可以有效提高叶轮效率。     

叶轮机械内部流动研究进展

以叶轮机械内部流动研究方法为线索,分别从理论分析、试验测试和数值计算三个方面对国内外叶轮机械内部流动的研究进展和现状进行综述.首先概述叶轮机械内部流动损失的分类、定义和研究现状.然后分别从分离流动理论、涡动力学和叶轮机械流型三个层次介绍叶轮机械内部流动理论的发展;从平面叶栅、环形叶栅、动态试验和试验技术等方面回顾叶轮机械试验研究进展;从控制方程、数值方法、网格生成等方面综述叶轮机械数值计算研究方法、研究内容及成果等,并概括改善叶轮机械气动性能的方法和现状.最后对叶轮机械内部流动研究进行展望.结果表明,叶轮机械内部流动研究取得了巨大进展,有些研究成果已经应用到了设计工作中,但仍需对叶轮机械内部流动进行更深入的研究.     

分流叶片位置对离心压缩机级内部流动和性能影响的数值研究

运用数值求解叶轮机械内部三维粘性流场的方法,对工程上常用的某带分流叶片的离心压缩机叶轮及后接有叶扩压器的内部流动和性能进行数值研究。通过求解分流叶片处于不同周向位置和其前缘处于不同流向位置时级的流场,得到了对应的内部流场和压力、效率与流量的性能曲线。结合对级性能曲线和内部流场的详细分析,结果表明:分流叶片处于不同的周向位置和其前缘处于不同流向位置时对级的内部流场和性能曲线影响很大,分流叶片中间叶高处前缘位置位于50%左右和周向位置距长叶片吸力面一侧1/10栅距左右,级性能较佳。     

分流叶片对超临界二氧化碳离心压缩机内部流动特性的影响

对带有分流叶片的超临界二氧化碳离心压缩机进行数值模拟,对比分析了分流叶片的长度系数L軈及周向分布系数准对压缩机内部流动特性的影响。研究表明:当长度系数L軈≥0.5时,分流叶片能够有效地抑制主叶片表面的流动分离,但当长度系数增大到0.7时分流叶片使得压缩机进口叶栅稠度增大,同时其前缘的两相流占据整个分流叶片吸力面流道,堵塞流量较原型机下降2.35%;分流叶片向主叶片吸力面偏移能够减弱低速流体团对流道的阻塞作用,改善分流叶片与主叶片吸力面之间的流动特性,拓宽压缩机稳定工作范围,周向系数准=0.6时叶轮运行特性优于原型机。     

低比转速叶轮内部流动的数值计算

为了解复合叶轮内部流动特性,采用雷诺时均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型对4长叶片的普通叶轮和4长4中8短16叶片的复合叶轮内部流动进行了数值模拟,得到了设计工况下两种叶轮内部流场分布,分析了中、短分流叶片对叶轮内部流场的影响。计算结果表明:采用长、中、短叶片设计的复合叶轮可以改善流道内流场分布,提高长叶片吸力面压力,有效地阻止液流的脱流,复合叶轮可以获得更高的静压差,有效地提高了离心泵的扬程。     

分流叶片对离心压缩机叶轮内流及性能影响的数值研究

对包含分流叶片的离心压缩机叶轮内部流场进行了全三维数值仿真,分析了分流叶片对叶轮流场与性能的影响,并与不带分流叶片的叶轮内部流场进行了比较.     

离心叶轮机械内部非定常流动的数值计算 第一部分 带无叶扩压器的离心通风机

基于CFX软件平台,对带无叶扩压器离心叶轮机械内部的非定常流动进行了数值计算分析研究.结果表明:无叶扩压器内部流动的计算值与实验值相吻合.通过数值计算还可以获得离心叶轮机械内部流动不容易测量区域和气动参数的数据,可为离心叶轮机械的优化设计提供有益的参考.     

叶片载荷分布对小流量离心叶轮性能影响研究

应用五次Bezier多项式来控制环量沿离心叶轮叶片的子午流线的分布方法,分别设计了将载荷集中于叶片前部、中部及尾部三种载荷分布方式的叶轮,并应用三维数值模拟研究了不同载荷分布方式对小流量系数离心叶轮性能的影响。研究结果表明:叶片载荷集中在前部的叶轮性能优于集中在中部及尾部的叶轮,其内部流动损失最小;当将载荷集中在前部时,叶轮效率曲线朝大流量区域移动,将载荷集中在叶片尾部时,叶轮效率曲线会朝小流量区域移动,且载荷集中在叶片前部的叶轮压比高于载荷集中在叶片中部及尾部的叶轮。载荷集中在叶片前部的叶轮熵增最低,其叶轮出口速度比载荷集中于叶片尾部和载荷集中于叶片中部的叶轮出口速度分布更均匀,流动损失更小。     

离心式叶轮机械内部非定常流动的数值计算 第二部分 带有叶扩压器的离心通风机

在CFX软件平台上,数值计算了带有叶扩压器离心叶轮机械内部的非定常流动,并对其进行了分析研究.数值分析表明,叶轮与有叶扩压器间的相互干涉作用主要影响的是有叶扩压器内的流动,对叶轮内的流动影响不大.有叶扩压器内流动的非定常特性主要集中在扩压器的入口区域.计算结果可为离心叶轮机械的优化设计提供有益的参考.     

含分流叶片的离心压缩机级的数值分析

对含分流叶片的离心压缩机级进行了三维数值试验.重点分析了叶轮、扩压器和蜗壳部件中的流动特征,另外,数值计算的结果表明:离心叶轮分流叶片的位置、扩压器宽度,以及蜗壳型式等方面的不同选择都会对压缩机的性能造成一定的影响.最后对数值计算的精度进行了分析说明.     

不同叶轮形式下离心泵整机非定常流场的数值研究

针对无短叶片、有长短叶片和短短叶片三种叶轮的离心泵,采用非定常CFD方法数值分析了设计工况点的整机全三维流场,讨论了不同叶片形式对水泵扬程、进出口压力波动及叶片表面和中央回转面内参数分布的影响。其中,与无短叶片情况相比较,详细分析了短叶片的有无和短叶片尺寸对泵内流场的影响;并对一个压力波动周期内,由于叶片和蜗舌相对位置不同内部流场的变化给出了相应的分析结果。从动力学角度对降低水泵的振动和噪声提供了有益的分析结果。     

EFFECTS OF SPLITTER BLADES ON THE LAW OF INNER FLOW WITHIN CENTRIFUGAL PUMP IMPELLER

Analysis on the inner flow field of a centrifugal pump impeller with splitter blades is carried out by numerical simulation. Based on this analysis, the principle of increasing pump head and efficiency are discussed. New results are obtained from the analysis of turbulence kinetic energy and relative velocity distribution: Firstly, unreasonable length or deviation design of the splitter blades may cause great turbulent fluctuation in impeller channel, which has a great effect on the stability of impeller outlet flow; Secondly, it is found that the occurrence of flow separation can be decreased or delayed with splitter blades from the analysis of blade loading; Thirdly, the effect of splitter blades on reforming the structure of "jet-wake" is explained from the relative velocity distribution at different flow cross-sections, which shows the flow process in the impeller. The inner flow analysis verifies the results of performance tests results and the PIV test.     

分流叶片对离心泵流场和性能影响的数值预报

针对低比速离心泵IS 50-32-160模型,给出不同叶片数下、不同分流叶片长度的设计方案,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法,对多方案的全流场进行分析。对非设计流量工况计算采用了稳态N-S方程求解,对于叶轮和蜗壳、前后腔体的交界面采用滑移网格技术进行处理。通过叶轮叶片上扭矩分析,并结合以往试验和计算经验,给出适用于低比速离心泵分流叶片长度的设计公式;流场计算结果显示：分流叶片有利于叶轮出口和蜗壳入口的压力、速度分布均匀性,能有效提高叶轮出口压力,减小压力脉动;通过不同工况的计算模拟,预测各个设计方案离心泵的性能,结果表明：含分流叶片离心泵的效率向偏大流量处偏移,扬程提高较多,且功率曲线更加陡峭。最后总结了不同叶片数对水泵性能的影响,给出不同设计要求时叶片数取值参考。     

高温熔盐泵中分流叶片对结构动力特性的影响

为研究分流叶片对高温熔盐泵结构动力特性的影响规律,以IS50-32-160型低比转数高温熔盐泵为研究对象。对有/无分流叶片方案不同工作温度、不同工况下的泵转子进行基于ANSYS Workbench的数值计算,分析了泵内部的应力、变形和模态分布规律。研究结果表明:添加分流叶片后,叶轮的等效应力明显减小,说明分流叶片能够有效提高叶轮的承载能力;分流叶片使得转子的变形情况也得到一定的改善,从而降低了叶轮变形对内部流场的影响,且叶轮内的变形分布变得更均匀,从而可减轻泵转子的振动;同时,不同工作温度对泵转子的固有频率及各阶振型影响均不大。     

Numerical Study on the Internal Flow Characteristics of an Unshrouded Centrifugal Impeller with Splitter Blades at Off-design Conditions

In order to investigate the complex flow characteristics inside an unshrouded centrifugal impeller with splitter blades at off-design conditions, and analyze it...     

分流叶片对离心压缩机性能影响的数值分析

以一种高压比离心式空气压缩机为研究对象,主要针对不同的分流叶片长度,采用商用软件ANSYS-CFX 对其叶轮内部三维流场进行数值模拟计算。计算结果表明,应用分流叶片可以不同程度提升该压缩机的整体性能,最大可提高效率2%以上。通过对比各计算结果的熵分布云图,分析了分流叶片长度对压缩机性能造成影响的原因。     

Investigating on performance parameters and flow field of centrifugal compressor based on the splitter blade leading edge’s location effect

Impeller design in turbomachines is one of the most challenging issues in these machines’ systems, which still plays a significant role in their efficiency and performance. This article considers different designs for splitter blades. Therefore, the CFD methods modify the position of the splitter blades leading edge at the hub and shroud. This modification shall lead to a different splitter blade profile from the main blades. Then, the effects of splitter blades are discussed, and the performance parameters have also been studied to improve this method’s implementation. The results revealed that the compressor’s efficiency was improved by approximately 1.5 % in one specific case. This finding proves that the previous design methods were not the optimum ones for compressors and how to increase the compressor’s efficiency by CFD methods and by changing the splitter blades’ location.

     

离心压缩机叶轮分流叶片对性能的影响

某离心压缩机三元流叶轮由于在入口处无加工空间,因此改为带有分流叶片的叶轮。为了验证改造后的叶轮是否满足设计参数以及和原始叶轮的异同,采用了数值方法对原始叶轮和改造后的叶轮进行了数值分析。结果表明,两种均满足设计要求,并且改造后的叶轮性能要好于原始叶轮。这是由于原始叶轮在入口处的相对马赫数较大,因此所引起的摩擦损失也略大。     

具有分流叶片的径流式压气机叶轮三元流场计算

本文提出了计算具有分流叶片的径流式压气机叶轮三元流场计算方法。通过分流叶片前缘的S 2流面及分流叶片两侧分支流道中的流量在计算中经迭代自动确定。计算实例表明,应用本文计算方法可以得到流线位置和相对M数分布收使敛程度均相当好的数值解。并发现当分流叶片偏离中间位置时,流场比较好。     

超低比转数离心鼓风机4种叶片形状性能试验对比

针对某一工业用超低比转数离心鼓风机,选取直叶片、后弯叶片、前弯叶片和径向变厚度前弯叶片(VTB)4种叶片作为试验叶片,通过性能试验得到了4种不同形状的叶片对该风机性能的影响。再进一步采用可视化流动试验来观察其叶轮内部空气的流动状况,分析产生性能差异的原因。通过对使用这4种形状叶片的风机的性能试验以及可视化流动研究,为超低比转数离心鼓风机的叶片优化设计提供有益的参考。