超高载荷大涵道比齿轮驱动风扇气动设计

增加减速比可以实现齿轮驱动风扇的转速变化。降低风扇转子转速,有利于降低风扇噪声和转子结构强度要求。应用一种大弯度低损失扩压叶型,进行大涵道比风扇转子气动设计,以降低风扇转子转速。由于该叶型弯度大,可实现超高载荷;构成的叶栅通道后部呈收敛状,可抑制附面层增厚,降低损失。风扇气动设计采用S1/S2两类流面设计方法,结合多点优化,所设计的超高载荷转子设计点效率为0.964 4,级压比达到要求(1.35),级效率为0.900 2、级喘振裕度46.19%。     

弯曲叶片静子对核心机驱动风扇级的影响研究

针对核心机驱动风扇级气动设计问题,采用定常数值模拟方法,对某核心机驱动风扇级进行建模,分别采用直叶片静子和弯曲叶片静子在级环境中进行三维仿真,对比分析了单外涵模式和双外涵模式下分别采用直叶片静子和弯曲叶片静子的气动参数和流场,并揭示了不同模式下静子的气动参数特点,结果表明,正弯曲叶片适用于核心机驱动风扇级,其能够改变静子载荷的径向分布,削弱根部的气流分离,减少了气动损失,提高了效率,且对两种工作模式均有效;单外涵模式静子宜采用偏负攻角设计。     

几何调节对变循环核心机过渡态性能影响研究

本文针对几何调节对变循环核心机过渡态性能影响开展研究,分析了供油规律、核心机驱动风扇级(CDFS)导叶角度、外涵喷管面积对变循环核心机影响。仿真结果表明:在现有部件特性和仿真模型基础上,变循环核心机加速过程中CDFS导叶角度变化对加速时间影响较小,但会影响CDFS稳定裕度,裕度最大变化5%;减速过程中CDFS导叶角度变化对燃烧室稳定燃烧有一定影响。加速过程中,不同的外涵喷管面积调节规律对CDFS和压气机稳定裕度影响较大;减速过程中对CDFS稳定裕度有一定影响,但对压气机稳定裕度影响较小。     

核心机驱动风扇级转子叶尖流动结构和机理的研究

为了探究核心机驱动风扇级不同工作模式下转子叶尖流动结构和机理,对某核心机驱动风扇级转子流场进行了三维定常数值模拟,分析了单外涵模式和双外涵模式下工作点及近失速点转子叶尖流场结构特点,并研究了不同叶尖间隙对核心机驱动风扇级性能的影响。结果表明:单外涵模式与双外涵模式设计点叶尖泄漏涡起始位置不同;单外涵模式转子叶尖存在贯穿流道的正激波,双外涵模式该正激波消失;泄漏涡经过转子叶尖超声速区域会形成低速带;单外涵模式时泄漏涡经过正激波后发生扩散,并使正激波出现"缺口";转子叶尖间隙大小对核心机驱动风扇级两种工作模式下的流量、压比和等熵效率影响均较小,间隙增大到一定程度后稳定裕度下降剧烈。     

基于双向流固耦合的冷却风扇气动性能仿真分析

发动机冷却风扇在工作过程中,由于叶片表面压力存在一定的结构变形会对风扇的气动性能产生影响,尤其对大尺寸、高负荷风扇的影响更大。基于Ansys Workbench软件,采用双向流固耦合方法对某型号发动机用冷却风扇的气动性能进行了计算分析,并将其结果和不考虑风扇变形的CFD方法得到的风扇气动性能结果与试验值进行了对比。结果表明:考虑了风扇变形因素的双向流固耦合仿真得到的结果更接近于试验值;采用双向流固耦合方法对风扇气动性能进行计算,可显著降低计算值与试验值的偏差。     

变循环发动机中倒流现象的稳态建模与仿真

变循环发动机根据模式选择机构的打开和关闭有两种工作状态,在模态转换过程中,可能出现经过核心机驱动风扇压缩的气体一部分重新流回到核心机驱动风扇进口的现象。为分析变循环发动机中倒流现象对整机的影响规律,采用稳态性能仿真方法进行性能分析,完成了模拟稳定倒流现象的变循环发动机稳态模型建模。通过研究相关文献对倒流现象描述,从倒流现象产生、数学模型建立、倒流状态仿真三个方面对变循环发动机倒流现象进行阐述。通过采用一种向前引气的局部循环平衡被动收敛方法,实现发动机在设计点和非设计点计算过程中性能仿真。仿真结果表明:随着倒流流量的增加,风扇出口的流通能力降低,风扇工作点升高,裕度减小;核心机驱动风扇的流通能力提高,核心机驱动风扇工作点向下移动。     

某声学风洞轴流风扇设计（英文）

采用试验研究的方式,对某声学风洞的轴流风扇性能进行验证。该风扇采用了任意涡设计方法以达到所要求的气动指标要求;通过降低风扇转速、合理匹配桨叶-止旋片数目、调整桨叶-止旋片间距及止旋片后掠等方式,降低风扇噪声。风扇的性能测试结果表明,风扇满足了风洞试验段的最高风速要求,当风扇转速为650r/min时,风扇的级间效率达到90%、风扇段气动效率达到84%;当试验段风速达到70m/s时,风扇出口的声压级为114d B。该风扇的研制,表明采用任意涡风扇设计方法结合上述提到的降噪措施,能够设计出气动效率高、风扇噪声低的风扇系统,可很好的运用于其他的声学风洞设计中。     

平面叶型对冷却风扇性能影响机理研究

以不削弱气动性能为前提,为提高发动机冷却风扇的噪声性能,以计算流体力学(CFD)与计算气动声学(CAA)理论为基础求解冷却风扇的气动性能和噪声性能,并与气动性能试验噪声试验结果进行对比验证了该计算方法的可靠性。对原模型的平面叶型进行优化,得到最低噪声参数组合,经CFD/CAA联合仿真验证,优化后风扇模型的气动性能与噪声性能均得到改善,从流场与声场分布的角度对优化前后的冷却风扇进行详细的对比,进一步地分析优化前后冷却风扇气动性能和噪声性能变化的机理,深入地研究其叶片结构参数对冷却风扇性能的影响机理。     

基于AxSTREAM的动叶可调轴流风机后导叶的匹配设计

基于一体化透平机械设计平台Ax STREAM完成对某型商用R级动叶可调轴流风机的后导叶匹配设计;并对比分析了设计后R+S级和设计前R级风机的性能。结果表明,对R级动叶可调轴流风机匹配后导叶,能够部分地利用叶轮出口旋绕动能,提高通风机的压力,使得通风机效率也相应地得到提高。此外,为轴流风机的气动设计计算提供了快捷高效的数值方法。     

旋转导叶风机试验研究

本文根据叶轮机械叶片绕流控制气动理论气附面层理论,研制了所谓旋转导叶风机。对比试验研究表明,和不带附加导叶的同一台风机相比,旋转导叶风机的效率、噪声、工况范围等技术指标都有较好的改善与提高。试验风机的气动性能试验和内部流场可视化与出口流速分布试验的结果彼此吻合。     

长短复合导叶对两级动叶可调轴流风机 性能的影响

为研究长短复合导叶对动叶可调轴流风机性能的影响,以某大型两级动叶可调轴流风机为对象,构建了第二级导叶后部和前部长分别依次缩短10%等10种长短复合导叶方案,采用FLUENT软件对不同方案下的轴流风机进行了三维定常数值模拟,分析了复合导叶对风机性能、内流特征和静力结构的影响。研究表明:长短复合导叶对轴流风机的性能有显著影响,在中小流量侧导叶后部缩短10%和20%方案气动性能得到提升,在大流量侧则与之相反;其他缩短方案其性能均低于原风机,导叶后部缩短风机性能优于导叶前部缩短情形;在设计工况下,导叶后部缩短10%时第二级动叶表面压力发生变化、做功能力增强,整机熵产率有所增加,第二级动叶应力和总变形有所增大,振动减弱,但满足使用要求。     

基于相似设计理论的自通风型牵引电机风扇降噪优化

本文详细论述了风扇相似设计理论在牵引电机风扇性能及噪声优化应用中的方法,依据某气动性能较好的参考风扇设计了适合自通风型牵引电机的低噪声新风扇来替换原有风扇。同时基于自通风型牵引电机的非定常流场仿真结果,建立有限元声学计算模型,仿真计算了该电机在最高转速下的气动噪声,获取了由电机风扇产生的气动噪声幅值与频谱特性。通过对安装原风扇与优化后风扇电机的气动噪声计算结果进行对比,表明安装相似理论设计风扇的电机在高转速时有非常明显的降噪效果,达到了优化设计的目的。同时表明风扇相似设计理论在自通风型牵引电机降噪设计中具有一定的应用前景与推广价值。     

一种带喷气自驱动风扇的发动机总体性能研究

因经济性需求使得发动机涵道比不断增大,导致风扇的转速不断下降,风扇与增压级和低压涡轮之间的转速不匹配问题越来越突出。基于桨尖喷气旋翼的原理提出了一种新型的喷气自驱动风扇发动机,从核心机中引出高温高压气体至风扇叶尖区域,通过高速喷射获得反作用力驱动风扇旋转。利用C++程序对带喷气自驱动风扇的发动机进行了总体性能仿真,与常规发动机相比,采用该方案后发动机在基本不改变原有推力和耗油率的条件下,进一步提升了发动机的推重比。     

空调室外机轴流风扇全流场数值模拟

以某型号空调外机轴流风扇为研究对象,建立其三维全流场整机模型,采用数值模拟方法对其在设计工况下的内部稳态流场进行数值模拟,并预估其风扇表面气动噪声源的分布,着重分析了空调外机流场稳态速度场、压力场及声功率级的分布规律,揭示了空调外机流场的基本特征.分析结论可为轴流风扇的优化设计提供参考,对提高其整体性能及其降噪具有重要工程应用价值.     

超临界汽轮机高压级改型设计的数值研究

采用商用软件Numeca数值模拟引进超临界机组的高压第八级静叶栅（原型）,并用试验数据校核计算结果。在实际工况下,设计前后掠叶片级。通过数值模拟原型级和改型级的气动性能,评价改型级气动性能的优劣。     

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.     

扩压叶栅中格尼襟翼的气动作用与应用

首先研究了二维扩压叶栅中叶片尾缘格尼襟翼对叶片的气动作用,分析了襟翼的高度、安装位置2个参数对叶栅气动性能的影响。结果表明,格尼襟翼能明显提高翼型升力,但阻力也有所增加。接着基于二维叶栅计算获得的最佳襟翼高度和安装位置,将格尼襟翼应用于轴流风扇叶片上,研究其对风扇性能的影响。结果表明,襟翼明显增大了风扇气流转折角,提高风扇的压升,在流量小于设计流量(Q=1.0)时,襟翼风扇总压效率与原始风扇效率相差甚微,而在设计点处,襟翼风扇效率比原始风扇效率高出1%,且当风扇流量大于设计流量时,襟翼风扇与原始风扇总压效率间的差距逐渐扩大,当相对流量Q=1.5时,襟翼风扇总压效率比原始风扇效率高6%。     

高压涡轮导叶弯曲对气动性能及动叶激振力的影响

对某双级高压涡轮一级导叶进行了正弯设计,一方面为了提升气动性能,另一方面为了减小下游动叶的激振力。采用商业软件CFX对基准方案和弯曲方案进行了全三维粘性定常和非定常计算,结果表明:导叶采用正弯设计,端区损失明显减少,叶中损失略有增大,导叶总损失减少;同时导叶弯曲还改善了下游动叶的进气条件,减小了动叶损失,最终使得高压涡轮效率提高0.1个百分点。为评估导叶弯曲对动叶激振力的影响,以气动非定常计算的叶片表面压力为输入,采用ANSYS对弯曲前后一动叶身激振力进行了强度分析,分析结果表明一导采用弯叶片,改变了导叶尾迹形状同时使得动叶进口流场更均匀,带来一动激振力下降10%~15%,有利于强度设计。     

低噪声发动机冷却风扇结构改进设计

为在不牺牲气动性能的前提下降低发动机冷却风扇的气动噪声,提出了一种新型的冷却风扇结构改进方案,即在风扇叶片吸力面上增加若干沿径向规律分布的楔形结构.以风量及进风口处噪声值为评价指标,设计正交试验,借助CFD/CAA耦合仿真法对各风扇流场及声场进行数值模拟,探究楔形结构参数对冷却风扇性能的影响.根据正交试验结果选择出一组楔形结构优化方案,将其与原始方案仿真结果进行对比,风量略增加,噪声值降低了8.8%,有一定工程应用价值。     

铁路机车散热风扇气动特性仿真与试验验证

以铁路车辆某型号散热器冷却风扇为研究对象,按照GB/T 1236—2000建立试验风道流场模型,利用Fluent完成了散热风扇气动特性的仿真分析;根据标准进行相同条件下的气动性能物理试验,并对各项气动特性指标进行了测定;分别提取仿真与试验结果数据,并将结果进行对比。结果表明:在合适的网格密度条件下,仿真结果与试验结果具有较高的吻合性,验证了仿真模型的实用性和可靠性,为冷却风扇的优化设计与可靠性分析奠定了基础。