脉冲进气对径流涡轮转子通道内部流场影响研究

基于车用增压器涡轮的进口压力和温度是脉动变化的,本文采用Numeca软件求解进口边界条件为给定脉动总压总温的三维非定常Navier-Stokes方程组,并对相同进口条件下的涡轮转子内部流场进行分析。研究结果表明,脉冲进气条件下的涡轮特性具有强烈的非定常特征。     

某型轴流涡轮喷嘴冲角特性研究

涡轮的流量特性和效率特性,对涡轮与柴油机的匹配有重要影响。文章中保持涡轮边界条件相同,改变轴流涡轮喷嘴的冲角,并采用三维数值模拟,对某型轴流涡轮喷嘴冲角特性进行了数值计算和流场分析。结果表明,发动机两个工况下,在-40°-50°冲角下,涡轮内气体流动稳定,流量收敛,在-40°-40°范围,涡轮流量值相差不到0.4%;两个工况下涡轮最高效率冲角约为-30°,增加或降低该冲角,涡轮效率逐渐下降,工况越低,效率变化越明显。     

直升机环境控制系统涡轮冷却器的性能仿真和试验验证

提出了借助涡轮试验特性曲线簇,以各膨胀比最高效率点为基础来求解涡轮非设计状态性能的方法,并据此编写VC 程序进行涡轮性能仿真;进行了某型机环境控制系统涡轮地面试验,对涡轮性能仿真模型进行了验证,结果表明仿真计算值与试验值吻合得较好,能满足工程实际需要.     

三种井下螺旋涡轮水力性能研究

螺旋涡轮主要用于井下涡轮式交流发电机,其水力性能对发电机性能有重要的影响。利用CFD方法对三种不同型式的螺旋涡轮内流场作了三维紊流数值模拟,并在此基础上计算出涡轮的主要外特性曲线,得出了三种涡轮的水力性能。与等螺距涡轮相比,变螺距涡轮和非等宽叶片涡轮改善了内部流体的流动特性,压力损失减小,压降随转速变化更平稳,同时其效率特性也有改善,从而具有更好的水力性能。该研究为井下涡轮式发电机的性能提升和结构改进提供了有力的依据。     

变螺距井下涡轮水力性能研究

螺旋涡轮主要用于井下涡轮式交流发电机。利用CFD方法对一种变螺距涡轮的内流场作了较详细的三维紊流数值模拟，得出了丰富的内部流场信息，同时在此基础上计算出了该涡轮主要外特性曲线。变螺距涡轮与等螺距涡轮相比，叶片进口处速度变化均匀，压力损失减小，同时涡轮的压降和效率特性也有很大的改善。变螺距涡轮具有更好的水力性能，该研究为井下涡轮式发电机的性能提升和结构改进提供了有力的依据。     

球面端壁造型变几何涡轮流场和性能数值研究

为了研究球面端壁变几何涡轮的效率特性及损失机理,对在一单级高压涡轮基础上改造而来的球面端壁变几何涡轮进行数值模拟。结果显示,对原始涡轮的球面端壁改造和导叶端区间隙的存在都会导致涡轮效率降低,且后者的影响更加显著。涡轮导叶关闭时,导叶尾迹损失和动叶二次流损失增强,造成涡轮效率急剧下降。导叶打开时,在低压比状态下导叶尾迹损失和动叶二次流损失被削弱,使涡轮效率得到提高;高压比状态下,动叶尾迹损失增大,导致涡轮效率降低。     

低雷诺数涡轮性能计算研究

以某单级涡轮和某两级涡轮为研究对象,基于发展的子午面流线曲率法计算程序,采用四种含雷诺数效应的损失模型,对涡轮气动热力性能进行了数值模拟计算分析,对比分析了各种损失模型在基本假设、损失机理、损失预测、涡轮性能计算方面的差异.论文特别针对低雷诺数工作条件下航空燃气涡轮的性能进行了数值计算,分析研究了雷诺数变化情况下,涡轮性能变化的规律,比较了不同涡轮损失模型对低雷诺数涡轮性能计算的结果.分析结果表明,由于在基本原理和基本假设等方面的差异,不同损失模型的适用条件不同,预测结果差异也较大,在涡轮设计中应特别予以注意.     

脉冲爆震涡轮盘腔温度特性试验分析

为了研究爆震波对涡轮盘腔内温度特性的影响,通过试验方法测量了爆震室工作在不同频率脉动来流下所模拟的涡轮各腔室内的温度随时间的变化特性。结果表明：爆震波对3个腔内温度影响较小,不存在燃气大量入侵造成腔内超温,影响涡轮正常工作的问题;在脉冲爆震试验中,适当增大分气量对腔内温度变化基本没有影响。     

导叶间隙对变几何高压涡轮气动性能的影响

对燃气轮机的流量进行调节是保证燃气轮机各工况下均具有良好性能的一项重要措施,而变几何涡轮是实现流量调节的关键技术。采用CFD数值模拟的方法,以某真实燃气轮机第一级高压涡轮作为研究对象,采用机械式调节技术,通过改变高压涡轮导叶安装角,使其喉道面积变化,从而达到控制涡轮进口流量的目的。采用全三维流场数值模拟,系统研究了导向器有无叶尖间隙时安装角变化对涡轮气动性能影响规律。研究发现,导叶打开时,流量及效率增加,反之均降低,并且发现导叶间隙对涡轮效率有较大影响。     

导向器叶片尾缘厚度对涡轮性能影响研究

某型低压涡轮导向器的冷却方式为"尾缘劈缝"冷却,叶片尾缘处的复杂结构降低了其制造精度。通过计算分析不同叶盆尾缘厚度D1和叶背尾缘厚度D2下的涡轮流场和性能,并与原型叶片计算结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)尾缘厚度偏离原型叶片尾缘厚度,涡轮效率降低,涡轮效率的降低幅度与尾缘厚度的偏离程度成正比。(2)尾缘厚度的变化对涡轮功的影响较小。(3)尾缘厚度D1的变化对涡轮流量的影响较大,增大D1涡轮流量降低D2对涡轮流量的影响较小。     

加工中心铣削涡轮叶片工艺参数的优化

针对涡轮叶片的复杂外形,以表面粗糙度与切削效率为评价指标,完成了以切削深度、主轴转速、切削速度、跨度为切削参数的叶片铣削工艺试验研究,用极差分析法考察了切削参数对表面质量和加工效率的影响规律,并用加权综合评分法进一步探讨了各切削参数对2个评价指标的影响,从而实现了切削参数在考虑加权因子条件下的优化.     

不同前缘气膜冷气流下某涡轮叶栅流场分析

针对引入前缘气膜冷却的某高压涡轮转子叶片，运用NUMECA进行建模，对引入气膜冷却后的涡轮叶栅流场进行分析，得到了加入前缘气冷后温度、速度、总压等参数的变化。再改变前缘气膜冷气流量，得到了不同流量工况下涡轮叶栅流场的变化情况。通过计算得到结论，冷气流量增大，气膜与叶片壁面分离位置提前，整体流速更快到达最大值且沿着壁面下降更快。冷气流量减小，冷却效率降低；吹风比越大，不同冷气流下冷却效率的变化更为集中；但随着冷气流的改变，总压恢复系数没有发生本质变化。     

铝质紫外闪耀光栅衍射效率的模拟计算及其与实验结果的对比

为了考查实际导体紫外闪耀光栅在不同安装条件下各级次及总的衍射效率随入射波长变化情况,在互易定理及等效场原理支持下,利用我们提出的数值求解金属闪耀光栅的多次Kirchhoff积分方法,分别计算了不同参数的铝质紫外闪耀光栅在不同安装条件下的衍射效率曲线,并与本课题组早期完成的有关实验结果进行了对比,表明入射光的偏振特性对闪耀光栅衍射效率的影响是很大的.     

进口旋流条件下径流涡轮性能异化机制研究

可调两级增压系统中的低压级涡轮受高压级涡轮及上游管道的影响，其进口流场存在较强的旋流，进而该涡轮性能较均匀直流进气条件时呈显著异化现象。针对该问题，本文基于旋流发生器手段，开展进口旋流条件对径流涡轮性能影响的机制研究。结果表明，旋流改变了涡轮进口处的流场分布形态，并在蜗壳通道内产生周向畸变，从而改变周向上各叶轮进口的气流分布，造成蜗壳和叶轮内的显著流动损失异化。随着旋流强度的增大，涡轮效率的下降幅度越大，最大下降约4.1%。该研究探明了不同进口旋流条件下径流涡轮性能的异化机制，为两级可调增压系统高效涡轮设计提供了理论参考。     

时序效应对双级涡轮非定常流场和性能的影响

采用非定常雷诺平均的数值模拟方法,针对GEE3双级涡轮的一级转子和二级静子的时序效应对内部三维非定常流动的影响机制进行了深入分析。研究发现一级转子时序效应不会引起二级静子进口流动条件发生改变。不同的静子时序位置,1.5级涡轮时均效率相差不到0.1%;但改变了损失沿展向的分布,使时均效率沿展向位置的变化剧烈。不同的转子时序位置,双级时均总效率沿展向分布不同,在中径处最大差值为0.4%,效率变化最明显的位置处于80%展向高度以上接近叶尖的区域。各转子时序位置对应两级时均效率没有发生改变。     

叶片出口安放角对油涡轮性能的影响

根据油涡轮各部件的基本结构与工作原理,推导出油涡轮中能量转换与几何参数之间的关系方程,分析了油涡轮有效轴功率随叶片出口安放角β2的变化规律。本文结合1000MW汽轮机组配套油涡轮研发,借助CFD软件对叶片出口安放角β2分别为22.5°,18°,13.5°和10°4种设计方案的油涡轮进行多工况数值模拟。理论分析和多工况数值模拟都表明:在一定范围内随着叶片出口安放角减小,油涡轮的有效轴功率会随之增大,且"n-N T"曲线更平坦,不仅能够满足油涡轮的调节特性要求,而且还具有较好的稳定性。由此证明文中分析方法可以为完善油涡轮的设计理论奠定一些基础。     

深孔DF系统脉冲排屑机理的研究

针对深孔DF系统采用恒定供油方式,排屑效率受到影响的问题,在DF系统排屑机理的研究基础上,提出脉冲供油排屑方式,实验不同脉冲供油频率下的切削液流量变化信号;分析流量变化数据,得到脉冲效果最佳的频率参数;基于Fluent软件对采用脉冲供油排屑方式时的流体特性进行仿真实验,得出脉冲式供油能够增强排屑过程中的冲击、扰动效果,...     

高空低Re数下低压涡轮气动特性

低压涡轮是航空发动机的重要部件,其效率变化对发动机推(功)重比、耗油率有显著的影响,因此,为提高航空发动机性能的研发,有必要对低压涡轮内部流动及换热特性进行全面细致地研究.采用气热耦合计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算方法,对某航空发动机低压涡轮高空低雷诺数下的流动特性进行深入研究,分析雷诺数对低压涡轮效率、流动特性的影响.结果表明随着雷诺数(Re＜2× 105)的增加,附面层分离损失不断降低使得低压涡轮效率单调增加.     

高压涡轮动叶吸力面气膜冷却特性研究

为了研究某航空发动机高压涡轮动叶吸力面的气膜冷却特性,通过数值模拟的方法,采用SST κ-ω湍流模型,分析了高压涡轮动叶在静止和旋转条件下,吸力面气膜冷却效率的影响规律.结果表明:在静止条件下,相同主流湍流度时吹风比对吸力面气膜冷却效率影响显著,冷却效率随着吹风比的增大而减小;在小吹风比下,气膜冷却效率随着主流湍流度的...     

车用轴向调节式可变喷嘴增压器涡轮流场分析

以车用柴油机轴向调节式可变喷嘴增压器涡轮流场为研究对象,对增压器的不同工况进行试验,分析涡轮内部流场变化情况,研究高低速叶片对涡轮特性的影响。结果表明:完整气动叶型的低速叶片涡轮膨胀比大,气体的动能变化大,激波现象明显,有利于提高涡轮效率;不完整气动叶型的高速叶片工作时,使大流量气体能够快速通过涡轮区域,能量变化较平缓,膨胀比小,叶轮间隙处有明显泄漏现象,影响涡轮输出功率持续提高。