不同参数端壁翼刀控制二次流机理的实验研究

不同周向和轴向位置的压气机叶栅上安装1／2轴向弦长翼刀的叶栅出口流场测量结果表明,两种方案的叶栅总损失随翼刀周向位置变化的总体趋势是翼刀靠近压力面时叶栅总损失降低。翼刀安装在流道前半部的最佳周向位置是距离吸力面60％相对节距处;安装在流道后半部的翼刀最佳周向位置是距离吸力面80％相对节距处。通过对比初步探讨了翼刀减小二次流损失的机理：一方面通过降低流道内端壁附面层内横向压力梯度,减弱低能流体向吸力面／壁角区的堆积;另一方面是通过产生的反向翼刀涡限制马蹄涡的压力面分支发展,从而减小通道涡的尺寸和强度。     

冲角对高负荷正弯叶栅壁面静压影响的实验研究

实验研究了冲角对某高负荷环形正弯扩压叶栅壁面静压的影响,结果表明,正冲角时直叶栅吸力面具有趋势明显的反"C"型压力分布,这种分布趋势随弯角增大而增强,并导致低能流体向叶展中部的积聚逐渐增多;由于吸力面具有较强的流向逆压梯度,叶展中部气流易分离,从而致使损失激增;在高负荷压气机叶栅中,负冲角和零冲角时采用正弯曲设计对减小分离、降低损失的效果要好于正冲角时,且弯曲角度不宜太大.     

畸变条件下特定流道翼刀对静叶流场影响的数值研究

为研究在进口畸变条件下,特定流道翼刀对畸变流道流动状况和角区分离的改善作用,以大连海事大学船用小型燃气轮机重点实验室扇形叶栅为研究对象,使用流体仿真软件ANSYS CFX,在静叶栅进口马赫数约0. 6的条件下,对15%、25%、35%、45%、55%和65%节距位置布置的6种翼刀方案进行数值模拟。计算结果表明:畸变进口条件会造成叶栅流动损失增加,翼刀的加入能够减小受畸变影响流道的流动损失,靠近流道压力面侧安放翼刀对流道内流动损失减小效果最为明显,在靠近流道吸力面侧加入翼刀时可以利用衍生出的翼刀涡,对角区分离进行改善;特定流道翼刀可使整体流道的流动状况得到改善,整体流道流动损失减小,其中最佳方案可以使整体流道损失减小约4. 98%。     

扩压叶栅中端壁附面层抽吸对流场品质调控的研究

为调控平面扩压叶栅流场品质、使测量结果满足二维性,在叶栅端壁增加附面层抽吸装置。采用试验校核的数值方法,分析了不同抽吸位置、不同抽吸流量、不同冲角时端壁附面层抽吸对平面扩压叶栅出口气流角、轴向密流比和总压损失系数等参数的影响。结果表明：在抽吸位置上,位于叶片中前部的抽吸方案对扩压叶栅流场品质的改善效果相对最好。随抽吸流量增加,流场品质进一步改善,抽吸流量为原型进口流量的3%可使冲角为0°时的轴向密流比降低至0.995,主流区出口气流角偏差小于0.1°;抽吸流量为原型进口流量的2.25%可使计算冲角范围内轴向密流比均降低至1.05以下,主流区出口气流角偏差小于0.2°。冲角在-5°,-3°和0°时端壁抽吸使50%相对叶高位置处平均总压损失降低,冲角在2°,4°时使50%相对叶高位置处平均总压损失增加,损失冲角特性更接近理想二维叶栅。     

冷气掺混对涡轮叶栅气动性能影响试验研究

为分析冷气掺混对涡轮叶栅气动性能的影响,对某船用燃气轮机高压涡轮导叶开展了带冷气条件下的扇形叶栅吹风试验,结果表明：冷气掺混对叶片型面压力分布有较大影响,且在吸力面表现尤为突出;在冷气流量比小于7%工况下,叶栅能量损失较无冷气喷射时增加（< 9%）,甚至在Ma=1.05时能量损失较无冷气喷射时还小;当冷气流量比大于7%时,叶栅能量损失随冷气流量比的增大而迅速增加（最大可达26%）;平均出口气流角随着出口马赫数的增加而增大,变化范围为17.7°~18.1°,且在同一工况下冷气喷射会使平均出口气流角增大。     

基于LES的压气机叶栅通道非定常流动结构研究

为了进一步理解压气机叶栅通道内的非定常流动结构,采用大涡模拟(LES)方法研究了来流附面层厚度和稠度变化对叶栅通道内涡系结构及总压损失系数的影响。研究表明：来流附面层增厚将导致端壁处流体的轴向动能降低,使得马蹄涡压力面分支更早地流向相邻叶片吸力面;来流附面层越厚,通道涡在叶栅尾缘沿展向抬升的高度越高,角区分离的范围也越大;叶栅的总压损失随附面层增厚而增加,附面层损失增加显著,二次流损失有所增大;稠度较低时叶栅吸力面表面存在分离,会对通道涡及角区分离产生影响;稠度增大,横向压力梯度减小,叶栅流道的速度分布更均匀,通道涡的强度和尺度减小,角区分离的范围减小;稠度增大使叶表不再分离时,总压损失显著降低,但稠度继续增大会使气流与叶片表面的摩擦损失增加。     

新型变几何导叶试验研究_续

3.气流转折角、损失系数与变尾缘叶栅几何参数的关系在图7中,表示了b_1/b_=0.55的变尾缘叶栅在b/t=1.0时的气流转折角△β,落后角δ、损失系数ζ,叶型弯角θ与尾缘转角α之间的关系。当α≤10°(θ≤33°)时,δ=4.7°,当10°≤α≤45(33≤θ≤68°)时,4.7°≤δ≤22.7°,在设计冲角下的叶背出现气流分离,ζ和δ增大较快。转角α继续增大后,气流分离更甚,ζ和δ急剧上升。     

槽道出口位置对高负荷扩压叶栅性能的影响

针对高负荷扩压叶栅攻角范围小、吸力面流动易分离的特点,采用在叶片上从压力面向吸力面开槽的方法控制局部流动,设计了一种收敛转折型的槽道结构,并通过数值模拟方法研究了不同开槽位置对叶栅性能的影响,计算结果表明:正攻角工况,叶片开槽处理可以有效吹除吸力面分离气流,从而增大静压升,降低总压损失,扩大稳定工作范围;对于大攻角分离情况,最佳开槽位置位于叶型中部附近。     

含尘气流平面叶栅的表面压力分布

测量了含尘气流流经平面叶栅通道时叶片表面上的压力分布。试验是在尘粒浓度α=00.007％、0.11％以及三种不同入口冲角i=-10°、0°、10°下进行的。试验结果表明,随着尘粒浓度升高及冲角由-10°增大到10°,在叶片压力表面上含尘气流的气相压力与纯气流的压力之差呈上升趋势。对试验结果作了分析与讨论。     

不同翼刀高度控制涡轮静叶栅二次流的数值模拟

对端壁加装翼刀的涡轮静叶栅的三维流场进行了数值模拟,分析了翼刀对叶栅沿流向各截面二次流及叶栅气动特性的影响,并研究了翼刀改善二次流的机理.结果表明:与常规叶栅的二次流特性比较,翼刀的存在一方面降低了端壁附面层内横向压力梯度,减弱了低能流体向吸力面/壁角区的堆积;另一方面产生反向翼刀涡,限制了马蹄涡压力面分支的发展,从而达到减小通道涡尺寸和强度的目的.最后,还对几个不同高度的翼刀方案进行了比较,发现翼刀高度为2/3δ时,对二次流的控制最佳.     

某型涡轮动叶气动性能的实验研究

在环形涡轮叶栅低速风洞上,对原型和改型两套动叶栅进行了不同冲角下的吹风实验。应用五孔探针与设置在叶片表面上的静压测孔,分别测量了叶栅出口横截面的气动参数沿节距与叶高的分布以及根、中、顶3个廻转面内静压系数沿叶型的分布。实验结果表明:与原型动叶比较,改型动叶总损失在-10°、-5°、0°、5°和10°5个进气冲角条件下分别降低了6.17%、4.73%、13.53%、19.34%和21.7%,而且具有良好的冲角适应特性。     

新型极小展弦比叶栅的叶型研究

以数值手段分析研究了具有不同极小展弦比的改型设计的后加载透平叶栅的内部定常三维粘性流动及损失，同时对该透平叶栅在不同出口马赫数和进气角下进行平面叶栅吹风实验。数值分析结果和实验结果表明，后加载叶栅在极小展弦比下能有效控制叶栅内二次流动的形成，具有低的三维叶栅损失。     

不同积迭型线对压气机叶栅气动性能影响研究

数值研究了积迭型线构造型式对正弯曲扩压叶栅气动性能的影响。结果表明,弯曲叶片显著减弱叶栅端区的低能流体聚集,叶栅总性能的改善取决于弯曲角度及积迭线型式的优化选择;小弯角、三段直线加曲线过渡的积迭线型式降低叶栅总压损失达20％以上,是一种较为理想的设计方案。     

后置挡板对环形叶栅出口流场的影响

为在环形叶栅低速风洞实验中模拟实际涡轮级静叶后径向压力梯度,在某型涡轮低压级静叶的下游流场设置了挡板,实验研究了挡板形式及设置位置对静叶出口流场的影响。实验结果表明,适当选择全环钻钆挡板不同半径处的钻孔率、钻孔直径与分布,可调节静叶后径向静压分布,采用外环或内环挡板,并将其分别置于静叶的近、中、远下游,可实现静叶栅的变焓降实验。     

核电常规岛给水除氧器水位控制系统建模与仿真

通过对核电常规岛的给水除氧器水位对象的机理建模,采用仿真分别对单冲量和三冲量的控制策略进行控制参数的整定,并对其控制品质进行分析比较。根据某工程热平衡图建立的除氧器输入输出介质关系,并通过凝结水阀门进行除氧器水位控制。针对除氧器水位控制中对象的滞后,大惯性,时变性的特性,运用串级三冲量给水控制对其进行变动负荷下的仿真研究,通过与传统的PID控制比较。     

主蒸汽温度的串级CMAC学习控制策略

结合CMAC学习控制器和串级控制系统,提出了主蒸汽温度的串级CMAC学习控制策略,其自适应性强,非常适合于计算机实时控制。仿真研究表明,该策略的控制品质良好,远远优于PID控制。     

大功率汽轮机末级动叶根部叶栅的最优化设计

本文提出了大功率汽轮机末级动叶根部叶栅的最优化设计的方法,并给出设计实例。最优设计所得的叶栅损失系数比原有叶栅的损失系数有明显下降。     

叶型变化对叶片表面压力场的影响

使用NUMECA软件的FINE／Design3D模块对某型跨音速涡轮叶栅改型前后的导叶进行了单列三维流场计算,并分析了原型与改型叶栅沿叶片型面压力的分布以及叶片吸力面上的静压等值线分布。结果表明,叶片的改型改变了叶片表面的压力场,改善了叶栅内气体的流动。     

进口气流冲角对环形叶栅端壁气膜冷却效率的影响

进口气流冲角变化会改变端壁横向压力梯度致使端壁气膜冷却气体覆盖发生变化。本文在环形叶栅端壁30％、60％、90％轴向弦长处和距前缘-10％轴向弦长端壁处布置单排圆柱形气膜冷却孔,运用CFD方法在吹风比为1．0条件下对来流冲角为10°、0°和-15°时端壁气膜冷却效率进行对比分析。结果显示冲角由正值到负值,压力面和吸力面一侧两支马蹄涡夹裹冷却气膜主体向压力面偏移,致使吸力面一侧端壁未冷却区域扩大,压力面一侧端壁未冷却区域缩小。吸力面一侧端壁气膜冷却效率沿流向逐渐提升,并在流道中、下游完全冷却覆盖端壁,而压力面一侧端壁一直未能获得冷却气膜覆盖。