叶顶间隙对叶轮性能影响的数值分析

分别对两个不同的半开式离心压缩机叶轮进行了不同叶顶间隙时的三维粘性流场进行了分析,得出了叶轮内部的流场分布情况,以及压比和效率等主要叶轮参数随间隙值变化的情况,并与用经验公式预测的结果进行了比较.     

叶顶间隙变化对轴流风扇性能影响的数值研究

运用三维粘性流动计算软件,对某含叶顶间隙的直叶片轴流风扇进行数值模拟。叶顶间隙按相对间隙进行取值,其大小分别为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,其它计算参数不变。通过对计算结果的对比分析,研究叶顶间隙变化对总体性能的影响。结果表明,叶顶间隙变化对轴流风扇性能有较大影响,随着叶顶间隙的增大,其效率、全压减小。     

叶顶间隙对离心叶轮性能影响的数值模拟

对5个不同叶顶间隙下离心叶轮通道中的流动情况进行了数值模拟,得到了不同间隙时叶轮的效率、压比随质量流量变化的性能曲线,分析了间隙对叶轮性能的影响。     

密封间隙对汽车冷却水泵性能影响的研究

为探明汽车发动机冷却泵在高负荷运转条件下,普遍存在的性能指标急速下滑,甚至失效的问题,采用CFD数值计算,研究冷却泵密封间隙大小对泵性能参数的影响。分别计算了完全密封、密封间隙分别为0.2mm,0.3mm及无密封条件下的外特性参数,并作了分析对比。计算结果表明,在密封完全失效的条件下,泵指标只能达到设计指标的60%,而在0.2mm间隙下,性能指标也已下降10%。考虑到冷却泵始终处于振动环境中运行,而通常的端面密封很难长时间保持有效。因此,提出一种屏蔽式的冷却泵,并初步进行了研究。     

叶顶间隙变化对压气机性能影响的研究

叶顶间隙变化会对压气机性能产生影响。本文应用NUMECA软件建立了1.5级轴流压气机模型,模拟盐雾腐蚀导致压气机叶顶间隙增大,提出平间隙、斜间隙两种间隙变化方案,通过改变间隙、转速和出口背压实现变工况,计算得到不同工况下压气机的各项性能参数。分析间隙变化前后压气机的总体性能变化以及流场变化情况。总体性能里包括流量、效率、压比、轴向力、扭矩和喘振裕度等,流场中性能参数的分布包括相对速度、熵、相对总压损失系数、相对马赫数、静压等。通过本文较为详细的论述,得到间隙变化对压气机各项性能的影响规律。     

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.     

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。     

叶顶间隙对低比转速混流泵性能及内部流场影响的数值研究

为了解叶顶间隙对低比转速混流泵性能及内部流场的影响,选取无叶顶间隙和叶顶间隙δ分别为0.25 mm、0.75 mm和1 mm共四种方案,基于ANSYS-CFX对一比转速为149的混流泵进行了全流道数值模拟。计算域采用ICEM-CFD和TurboGrid进行结构化网格划分。利用Tecplot对计算结果进行处理,得到叶顶间隙对外特性参数、轮缘泄漏、流道中心S2流面流场等的影响。结果显示,叶顶间隙对大流量工况（1.25Q_d和1.5Q_d）下性能参数的影响大于小流量工况（0.5Q_d和0.75Q_d）,且效率减小量与叶顶间隙变化量的比值（Δη/Δδ）和相对流量m之间近似呈二次抛物线关系;当间隙为0.75 mm时,随着流量的增加,在叶轮流道进口附近形成的旋涡逐渐向出口方向移动,且旋涡强度及其对主流的影响范围均增大;当间隙进一步增大到1 mm时,泄漏流和主流之间发生了更为严重的卷吸效应。     

叶顶间隙对多级轴流式压气机气动性能影响研究

对某多级轴流式压气机中两级静叶和一级动叶进行全三维的CFD数值模拟。通过对不同动叶叶顶间隙值的计算结果进行分析比较,探究了轴流式压气机的动叶叶顶间隙变化时对轴流式压气机的气动热力性能的规律。研究发现,压气机的滞止效率、压比、质量流量等性能参数,随着动叶间隙的增大均呈明显的下降。同一叶高处的间隙内部,随着叶顶间隙的增大,顶部间隙内的流场变得剧烈,尤其是通道的中部;通过对间隙内部熵增的详细分析,获取了间隙泄漏损失的分布规律。     

叶顶间隙对轴流风机性能影响的大涡模拟研究

为了研究分析叶顶间隙对轴流式通风机性能的影响,分别对1mm、2mm和4mm的三种叶顶间隙建立了三维全流道作为计算域,采用大涡模拟方法对其三维全流场进行数值模拟,得到了轴流式通风机的效率和压升随流量的变化曲线,对比分析了不同的叶顶间隙对风机性能的影响,另外,得到了叶顶泄漏涡的强度和影响区域随着叶顶间隙的增大而增大。     

叶顶间隙对一跨音速压气机转子失速裕度的影响研究

针对一跨音速压气机转子,分别在动叶顶部相对间隙为0%,0.1%,0.5%,1%,1.5%,2%的六种情况进行了数值模拟。计算结果表明,间隙的存在使得转子性能如压比、效率有所下降,但适当间隙的存在使得转子喘振点往小流量点大幅迁移,又有效提升了转子的工作范围。此外,分析了由于叶顶间隙的存在使得转子工作范围增加的原因,并指出无论是否存在间隙,针对跨音速压气机转子,其进入喘振的根本原因都是由于堵塞作用使得弓形激波连同流道激波一起被推向流道上游造成的,而其中堵塞作用却是由端壁附面层发展与迁徙、叶顶泄漏流动、激波与附面层之间相互作用的共同结果。     

排气孔参数及叶顶间隙对除气泵性能影响的研究

以一种由半开式离心主泵和内置液环真空泵组合而成的新型半开式除气泵为研究对象,探究其离心叶轮后盖板开设的排气孔的参数以及叶顶间隙对此泵除气性能的影响,由孔径d、孔的径向位置r、孔的周向位置θ、叶顶间隙δ组成四因素三水平的9组正交试验方案,通过正交试验探究出各因素的最优组合方案,得到最终的优化组合方案为d=19 mm,r=70 mm,θ=20°,δ=0.6 mm。对比设计流量下优化除气泵与初始除气泵的除气率发现,优化除气泵的除气率提高了22.82%,达到了优化除气泵性能的目的。观察优化前后除气泵内流场的变化发现,优化除气泵离心叶轮流道内的气相聚集区域更少,湍动能更小,由此可见合理地布置排气孔以及调整叶顶间隙可以改善除气泵内的气液两相分布情况与流动状态,进而提升泵的性能。     

水泵叶频压力脉动形成的机理探讨

本文从理论上讨论了水泵叶频压力脉动的产生机理，为数值计算和深入研究叶频压力脉动提供了数学模型。     

叶顶间隙对轴流式叶轮机械性能及噪声的影响研究进展

在轴流式叶轮机械中转子与机壳之间存在一定的间隙,该间隙的大小对叶轮机械的全压、效率和噪声等均有很大影响。结合近年来在叶顶间隙领域开展的研究,详细综述了国内外在叶顶间隙对轴流式叶轮机械性能及噪声的影响等方面的研究进展,并对叶顶间隙在今后的发展方向进行了展望,为叶轮性能的优化提供参考。     

叶片数对轴流泵压力脉动的影响研究

为了分析叶轮叶片数对轴流泵压力脉动特性的影响,基于标准k—ε湍流模型和N—S方程,在现有的南水北调工程优秀轴流泵水力模型的基础上,通过改变叶轮叶片数对各方案模型进行了数值计算。通过试验手段分析不同位置的压力均方根值及其变化趋势,并将试验结果与数值计算结果进行对比,验证了数值计算的可靠性。研究成果为轴流泵叶片数的选择及轴流泵的稳定运行提供了一定的理论依据。     

叶顶间隙和导流罩的安装位置对轴流风机流场的影响研究

为研究由换热器和轴流风机组合而成的矩形流道的内流场,合理匹配轴流风机与矩形流道的特性,提升轴流风机的气动性能,通过改变导流罩和风机之间的径向间隙以及风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离,利用数值模拟方法对轴流风机的流场特性进行分析,并通过试验验证了数值模拟的正确性。结果表明:当导流罩与轴流风机的径向间隙为2 mm,风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离为0 mm时,效率相对最高,提升幅度分别为82.67%和55.88%,同时风机出口轮毂端面距导流罩出口端面的距离为0 mm的出口静压相对最大。     

叶顶喷气对跨音速轴流压气机稳定裕度影响的数值研究

为了研究叶顶喷气机匣处理方式对轴流压气机稳定裕度的影响,针对Rotor37开展了叶顶喷气的定常数值研究。相关文献指出,喷嘴出口气流角、喷嘴轴向位置、喷嘴覆盖比率及喷嘴进口总压4个参数对稳定裕度的影响最为显著。因此,本文着重对这四个参数构建响应面,同时结合主流的单通道计算模型,详细分析了它们之间的交互关系及相应的参数变化对压气机稳定性的影响,并拟合出回归方程。结果显示,在最佳参数设置下,单通道计算模型中压气机的稳定裕度最大可以增加8%左右。在此基础上,又对四通道压气机计算模型进行了气动计算与分析,发现叶顶喷气射流会按照与压气机旋转相反的方向作用于相邻的叶片流道,抑制该流道泄漏涡的产生,进而改善该流道内的流动。研究表明,采用叶顶喷气方法可以降低叶片前缘载荷,改变压气机的失速类型,从而增加压气机的稳定裕度。     

叶片与隔舌干涉对离心泵性能和压力脉动影响的数值研究

采用SST k-ω湍流模型对离心泵内部流场进行了三维非定常数值模拟,分析了不同时刻叶片与隔舌相对位置对模型泵瞬时性能及压力脉动的影响。利用数理统计学原理和时-频域数据处理方法对流场内监测点的压力脉动进行分析。结果显示:叶片与隔舌间的动静干涉引起模型泵瞬时性能呈周期性变化,瞬时扬程与瞬时效率波动较大而瞬时轴功率波动值较小;改进特定时刻叶片与隔舌相对位置处泵的最低瞬时性能是提高其总体性能的一条途径;隔舌及叶片附近均是较强的脉动源,脉动最强的部位不在隔舌顶部而是向螺旋线方向偏移;叶片通过频率是压力脉动的主要频率。     

时序效应对导叶式离心泵内部压力脉动影响的数值分析

为了研究时序效应对导叶式离心泵内部非定常压力脉动的影响,基于雷诺时均(Reynolds averaged Navier-Stokes,RANS)方程,在0.6Qd、1.62Qd两个非设计工况下,应用SST k-ω湍流模型对导叶在一个栅距内的5个不同时序位置下泵内部流动进行三维非定常数值计算,得到导叶和蜗壳流道内压力脉度强度分布随不同导叶时序位置的变化规律,结果表明,导叶时序效应对叶轮与导叶的动静干涉引起的压力脉动强度影响较明显;在导叶靠近进口的吸力面区域和导叶喉部区域存在着较大的压力脉动强度;压力脉动强度沿着导叶流道向下游传播并逐渐减弱;导叶时序效应对蜗壳平面的压力脉动强度影响非常明显,压力脉动强度呈现不规律分布;当在小流量0.6Qd工况时,当导叶时序位置为C3时,导叶内压力脉动强度最大值为0.44,而当导叶时序位置为C2和C4时,压力脉动强度最大值分别为0.24和0.22;当在大流量1.62Qd工况时,当时序位置为C2时,压力脉动强度最大值为0.87,而当时序位置为C1和C4时,压力脉动强度最大值为分别为0.72和0.77;在非设计工况下,蜗壳内的压力脉动强度相对导叶的压力脉强度较弱。C4时序位置能减小余热排出泵运行中的压力脉动强度,从而提高泵的稳定性,为导叶的安装位置提供参考。     

叶顶间隙对低比转数小流量泵性能的影响

为建立叶顶间隙对低比转速小流量泵性能的影响关系,采用数值计算的方法,以叶顶间隙宽s和叶轮出口宽b的比值(s/b)表征间隙大小,对不同间隙下泵的性能展开对比分析。分析发现,随着间隙的增加,泵的扬程和效率均逐渐降低,最大和最小间隙下的扬程和效率差分别达15.4%,5.5%。当间隙较小即s/b<0.2时,扬程曲线在小流量工况会出现不稳定的“驼峰”现象,在s/b>0.3后,设计工况附近效率的降幅显著增大。从流动特性来看,随着叶顶间隙的增大,间隙泄漏流对叶轮内主流区影响加剧,会诱导严重的二次流和旋涡的产生,同时间隙内不稳定流动也会产生能量损失,造成扬程和效率下降。为低比转数小流量泵的设计与优化提供借鉴意义。