叶顶间隙对轴流风机内部流场影响的研究

基于Realizable k-ε湍流模型和 SIMPLE 算法,对某轴流式通风机在不同叶顶间隙下进行了设计工况时的数值模拟.讨论了不同叶顶间隙大小对风机性能的影响,分析了叶轮出口截面速度、压力等参数的分布以及叶顶泄漏流和泄漏涡随间隙大小的变化情况.数值结果表明,随叶顶间隙逐渐增大,风机性能不断下降;叶轮出口截面速度、总压和湍动能大小受间隙泄漏流的影响明显;泄漏涡由泄漏流与主流发生卷吸而形成,且泄漏涡会受到间隙大小的影响.     

对旋轴流风机叶顶间隙对其性能的影响

为了探究改变对旋轴流风机两级叶轮的叶顶间隙对其性能的影响，建立不同叶顶间隙下风机三维模型，利用Fluent进行数值模拟，并结合风机性能试验验证仿真的正确性。分析压升、效率、轴功率、湍流动能和叶顶泄漏涡随两级叶轮叶顶间隙的变化情况，结果表明：在相同流量下，压升、效率随间隙的增大而减小；与第一级叶轮相比，间隙对第二级叶轮的轴功率、湍流动能及泄漏涡影响更加显著；随间隙增大，叶顶泄漏涡的强度和影响区域越大。     

叶尖小翼结构对涡轮叶片强度的影响研究

对某型高压涡轮第一级的转子叶尖进行叶尖小翼结构造型,并在级环境下对原始叶片和造型叶片进行定常数值模拟和有限元分析,分析对比了叶尖小翼结构对叶片强度的影响.结果 表明:通过对涡轮叶尖进行叶尖小翼处理,涡轮叶尖小翼对叶身的应力分布规律无明显影响,但是会使叶尖处的高应力区沿叶尖小翼结构延伸至叶顶平面,叶片应力会有一定程度增加...     

低压轴流风机叶顶间隙对叶尖涡及外部性能的影响研究

基于其一动叶可调的低压轴流风机叶轮,通过对其在不同叶顶间隙下的叶顶区域进行数值模拟分析。计算结果分析表明:该轴流风机在叶顶间隙较小时虽然会出现泄漏流动,但不一定会出现泄漏涡,随着叶顶间隙的增大,泄漏流动将变得不明显,取而代之的是泄漏涡,并且泄漏涡的强度和影响区域随着间隙的增大而增大;在相同流量下,通风机的全压随着叶顶间隙的增大而减小;随着流量的降低,叶顶间隙越大,越早进入非稳定状态。     

叶尖间隙对轴流压气机近失速叶尖流动的影响

为研究动叶间隙大小对轴流压气机近失速叶尖流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、小间隙及2个大间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,设计间隙下压气机喘振裕度最大,随着间隙增大,裕度近似呈线性降低,失速形式由动叶吸力面分离引起的"叶尖失速"转变为"泄漏涡堵塞失速"。大间隙情况下,叶尖前缘附近发出的泄漏流形成松散的涡系结构,诱导中部及尾缘附近泄漏流共同形成回流及大量二次泄漏,堵塞转子通道进口,引起失速的发生。     

半开式轴流风机叶顶非均匀倒圆对泄漏流和噪声的影响

采用数值仿真和实验结合的方法研究了半开式轴流风机叶顶压力面非均匀倒圆结构对叶顶泄漏流动的控制机理,以及对气动和噪声性能的影响。研究结果表明,叶顶压力面侧非均匀倒圆结构能够减弱叶顶的分离涡和二次涡,降低叶顶载荷,改变叶顶泄漏涡在吸力面的分离点,削弱叶顶泄漏涡强度,实现同风量噪声下降0.8dB(A),而对风量和功率的影响可忽略。     

叶尖小翼调控压气机叶栅间隙流场结构的试验研究*

在低速条件下,对叶尖不同位置安装小翼的压气机叶栅流场进行试验研究。通过端壁静压孔对上端壁流场进行测量,叶栅出口流场利用五孔气动探针测量,细致分析不同安装方式叶尖小翼对压气机叶栅叶尖端区流场结构、气动损失和通流能力的影响。结果表明,不同安装方式的叶尖小翼对压气机叶栅间隙流场影响不同。与无叶尖小翼的常规叶栅相比,吸力面小翼使得叶栅损失降低的同时带来了流动堵塞的降低,压力面小翼使得叶栅损失和流动堵塞同时增加,组合小翼在降低叶栅损失的同时有效降低了叶栅的流动堵塞,改善了叶栅的通流能力。通过与常规叶栅叶尖区域流场结构的详细对比分析,对不同安装方式的叶尖小翼的影响机理做出解释。     

L小翼对风力机气动性能的影响

以NREL 5MW水平轴风力机为研究对象,通过数值模拟方法,研究了未偏航状态和偏航状态下L小翼（β=45°、a=2m）对风力机气动性能的影响。通过分析叶尖处速度矢量图可知,安装L小翼能够降低叶尖扰流下洗速度,改变叶尖环量分布,减小叶尖涡强度,延缓叶尖处气流与叶片过早分离,增大了叶片上下表面压差,在较宽风速范围内提高了风力机的输出功率。当风力机处于偏航状态时,L小翼对风力机功率增升作用随着偏航角度的增大逐渐减小,随着风速的增大,功率增升作用先增大减小,在额定风速时功率增升效果最明显。L小翼增加了叶片转矩的同时降低了叶片输出转矩和轴向力的波动,改善输出电能品质,提高叶片抗疲劳性能,增加叶片使用寿命。     

叶尖小翼对3MW风力机叶片模态分析的影响

作为风力机的重要部件,叶片为一容易发生振动的细长弹性体。叶尖小翼虽可增加风力机的输出功率,但必然对叶片结构强度产生影响。选定叶片的材料参数,应用Ansys软件对带小翼与不带小翼叶片进行模态分析,确定叶片结构的固有频率和振型等振动特性。并对各阶模态结果进行对比分析,得出在重力作用下叶尖小翼对风力机叶片模态特性的影响。结果表明,叶片叶尖加小翼虽然对叶片的模态特性产生一定影响,但不会发生共振,符合强度要求。     

叶顶间隙对离心叶轮气动性能影响研究

使用非结构化网格上的有限体积法,数值研究一半开式离心压缩机叶轮的内部流场、气动性能随叶顶间隙的变化规律。对原始叶轮相对间隙α=1．8％,数值计算所得到的气动性能参数与实验值符合非常好;对大范围叶顶相对间隙α=0．9％。7．0％内6种不同叶顶间隙下该叶轮的气动性能进行数值预测,随着叶顶间隙增大,离心叶轮气动效率、压比及转矩均降低,但变化曲线与线性函数相距甚远,呈现出典型的双平台变化关系。对所研究模型,综合考虑气动及强度振动因素,叶顶相对间隙最佳值取为2．6％,计算结果对离心压缩机设计具有一定的工程指导意义。     

环量分布控制轴流风扇气动性能的机理分析

采用数值模拟的方法,对比研究了不同环量指数的轴流风扇在设计工况下的气动性能,通过分析风扇内部流动结构,揭示了沿叶高变环量设计对气动性能影响的控制机理.结果表明:环量指数取适当的负值时,风扇叶顶通流能力较强,削弱了间隙处逆流对主流的影响,减小叶顶间隙泄漏带来的损失;但环量指数若取值过小,会使吸力面根部沿径向指向叶顶和沿轴向指向前缘的静压梯度较大,促进了附面层的分离,增大了二次流动损失本文的轴流风扇在环量指数取-0.2左右时气动性能最好.     

基于FLUENT轴流风叶的气动性能分析

利用Fluent软件对空调室外机的轴流风扇进行仿真分析,分析风扇特征对风扇气动性能的影响,结果表明风扇不光滑表面可以增加吸力面的吸附能力,风扇外缘翻边有利于降低噪声。最后,利用有限元软件对风扇进行模态分析,选择优化方案并进行噪声测试,试验结果与仿真趋势一致。     

离心风机不同叶片型式下的气动性能研究

本文针对风机叶轮内流动损失问题,设计加工了4种不同型式的叶片,并通过试验对比分析了各型式叶片对风机气动性能的影响.测试结果表明:改进叶片形式可有效改善叶轮内流动,改进风机结构,提高运行效率.     

轴流通风机的性能及其测试

从气流离开固体壁面的射流现象，研究了电动机直接驱动或带内简体的轴流通风机出口气流的一般情况，指出了GB1236-2000标准中对轴流通风机的出口面积的确定不尽合理之处，并提出了两点改进意见。     

弯掠轴流风机叶轮不同安装结构的性能试验分析

结合国内低压轴流风机的发展趋势,针对一种前弯前掠叶片轴流风机,系统地进行多组进气性能试验,给出了测试得到的外部性能曲线,并讨论了叶片安装角、吹风方式和叶顶间隙对风机性能的影响,为低压轴流风机的优化匹配提供了依据。     

板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较

采用模型性能试验方法,对板型及机翼型叶片的对旋轴流通风机的气动性能进行了比较,通过测量这两种叶型的风机在不同叶片安装角下的流量、全压及轴功率,得到了叶片型线及安装角对风机气动性能的影响规律。试验结果表明机翼型叶片在全压效率、稳定运行范围及高效运行范围比相应的板型叶片具有优越性;在设计工况附近,机翼型风机的第一级叶轮安装角对气动性能的影响较大,而板型风机的第二级叶轮安装角对气动性能影响较大。     

高负荷轴流风扇中弯曲动叶的应用研究

本文采用弯曲叶片设计方法,对前期设计的大折转角高负荷轴流风扇的叶轮叶片进行根部正弯处理,弯角为30°。采用数值模拟方法,对比了直叶片和正弯叶片的叶轮流场,确定了弯叶片气动作用的有效性。结果表明设计工况下,利用径向叶片力,压制了由于旋转和叶栅高扩压度引起的轮毂分离流动。正弯动叶级效率提高了1.64%,静压升增大了10.74%。动叶吸力面根部分离区位置后移,强度减弱,静叶吸力面流动有明显改善,低速区均明显减小,通流能力增大,降低了叶栅内部流场中的能量损失。     

直升机用轴流风机变工况性能研究

针对某直升机滑油冷却用前置导叶型轴流风机,提出了一种变工况性能的理论计算方法,同时对损失计算模型进行了修正,在确定风机入口冲击损失系数时采用了理论分析结合数值计算和试验结果的方法.3种结果的比较显示风机的变工况性能理论计算方法的可靠性较高.结果表明,边界层厚度在小流量范围内较大,且都是从叶顶到叶根逐渐减小;直升机飞行高度增加会导致边界层分离、射流-尾迹区域宽度扩大等影响风机效率的不良因素,必须对风机进行变工况性能的优化设计.本文为直升机滑油冷却系统的高空工作性能预测提供了一种可行的方法.     

空调用轴流风机内流分析及性能优化

以空调用轴流风扇系统为模型,利用三维雷诺时均Navier-Stokes方程和标准k-ε两方程湍流模型对其内部流场进行模拟计算,并在原使用风轮的基础上进行优化改进。性能试验和数值模拟结果表明,用CAD/CFD技术新设计的风轮达到了设计要求,提高了风量,降低了噪声。     

双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究

叶顶采用双凹槽结构是一种通过有效阻碍叶顶泄漏流进而改善叶轮性能的措施之一。基于FLUENT数值模拟软件,以OB-84型动叶可调式轴流风机为研究对象,模拟风机在原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶下的性能,探讨间隙内部及其附近泄漏流场变化及损失分布特征;并利用ANSYS有限元动态分析模块校核原叶顶及双凹槽叶顶时叶片的振动特性。研究表明:双凹槽叶顶结构改善了泄漏流场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;采用双凹槽叶顶结构后风机性能发生显著变化,设计工况下风机全压有所下降,同时效率得到一定程度的提高;开槽深度对风机性能的影响在设计流量附近较为显著,而在大流量下对风机性能影响较小;设计工况下叶顶开槽深度为3 mm时风机具有最优的性能,效率较原风机提高了1.05%,喘振裕度也有所改善。叶片振动特性的校核结果表明双凹槽叶顶下叶片各阶固有频率较原叶顶时均有所增加且避开了叶片通过频率,即采用双凹槽叶顶结构不会引发叶片共振。