后掠式压气机叶型的曲面原理

本文使用微分几何原理,直接推导了具有显明的后掠式压气机叶型几何形状的叶片翘曲角β与叶型型面方程与轮毂、轮盖回转面方程之间的关系式。因此,该式亦是叶型几何形状的数学表达式。在文献[1]中沿轮毂、轮盖的叶片翘曲角β的分布仅仅是预先给定的。所以,本文与文献[1]不同之处在于本文用曲面原理建立了叶片翘曲角β的关系式,并提供了一种方便而正确的方法。     

高负荷氦气压气机叶型研究（英文）

经过多年的发展,空气工质压气机已经开发了一系列的适用于从低速到高速的叶型。氦气具有很高的音速,并且经过高负荷设计后的氦气压气机叶栅通道与空气压气机明显不同,因此开发一套适用于高负荷氦气压气机的低损失叶型就显得十分必要了。本文研究了一种适用于高负荷氦气压气机的叶型,并采用数值模拟的方法将其与CDA叶型进行了比较。研究结果表明:高负荷氦气压气机叶型的总压损失系数较CDA叶型降低了3%,而喘振裕度提高了3%。     

基于宏程序车削旋转椭圆的研究

针对FANUC数控车系统中的旋转椭圆加工需求,提出基于宏程序编制旋转椭圆的方法,阐述了应用椭圆参数方程定义宏变量,以实例介绍了标准椭圆与旋转椭圆的关系,分析了旋转椭圆初始角、终止坐标、标准椭圆与旋转椭圆坐标的计算方法以及椭圆坐标系在编程坐标系中的转换问题,并编制了宏程序实现旋转椭圆加工。     

考虑攻角、落后角的反方法叶型设计优化技术

使用势流函数法进行反方法叶型设计,采用了一种非线性优化速度分布的方法分别针对吸、压力面的初始速度分布采用不同的优化手段,可以有效的调节口十型的厚度。并且在设计中可以自由给定攻角、落后角,通过速度分布的优化得到符合工程应用要求的叶型。并依据探索出的速度分布优化准则,设计出了某型压气机第一级静子尖、中、根三个典型截面的叶型。     

氦氙混合离心压气机设计与分析

氦氙混合离心压气机是闭式布雷顿循环的主要部件之一,但是国内对此种稀有气体混合工质压气机设计的研究较少。本文以摩尔质量为40g/mol的氦氙混合气为工质,设计了单级总压比为2.3、流量为1.6kg/s的氦氙混合离心压气机。该压气机分为叶轮和径向扩压器两个部分,叶型采用了单分流叶片。通过数值模拟的方法对此离心压气机的气动特点以及流场进行了分析。氦氙混合离心压气机的数值模拟表明,此压气机达到了总压比2.3、等熵效率88%的设计指标。     

现代设计方法在液力变矩器叶型设计中的应用研究

本文从实际生产需要出发,提出了一种液力变矩器叶型的现代设计方法.该方法有机地结合了修正能头损失的束流理论、叶型的三维成型方法以及流场数值模拟技术,大大提高了叶型的设计精度和设计效率.     

椭圆轨道TDI CCD相机像移匹配计算与成像验证

针对椭圆轨道卫星地心距和前进速度时刻变化对航天时间延迟积分(TDI)CCD相机成像的影响,提出了一种矢量映射分析方法来计算椭圆轨道时变的像移速度矢量。通过建立不同的坐标系,将椭圆轨道卫星在轨运行速度和地物随地球自转的线速度映射至TDI CCD相机像面坐标系。以某临界回归椭圆轨道为例,计算了影响航天TDI CCD相机成像的像移速度矢量和数据读出频率。最后,利用小卫星姿态控制系统半物理仿真平台和TDI CCD原理样机对提出的像移速度矢量映射分析方法进行了实验验证。结果表明:临界回归椭圆轨道一个周期内,参数按照等比缩放原则配置时,对应的偏流角、像移速度矢量和靶标移动速度分别为-3.76~3.22(°)、0.1673~0.72mm/s和19.12~82.24pixel/s,获取的图像能够满足1~2peixl的目标分辨率。实验结果说明,用提出的方法计算像移速度矢量结果准确,可为椭圆轨道航天TDI CCD相机成像匹配提供可靠依据。     

基于椭圆拓扑变换的叶片二维叶型参数化方法

叶型参数化方法服务于叶片设计、制造和再制造全生命周期。针对目前叶型参数化方法难以兼顾造型参数几何含义直观和叶型曲率及曲率导数的连续性问题,提出了一种基于椭圆拓扑变换的二维叶型参数化方法。该方法基于椭圆与叶型曲率分布特征与拓扑结构的一致性,通过构造多个拓扑变换使椭圆变形成二维叶型。在变形过程中,建立了叶型主要几何特征参数与造型参数的一一对应关系且自然地保持了椭圆的高阶连续性。为验证该方法的有效性,对不同几何特征的叶型进行了反演验证。结果表明,与现有方法相比,该方法可用更少的造型参数实现更高的拟合精度;反演叶型曲率及曲率的导数均连续变化;反演叶型和原始叶型气动性能保持很好的一致性;改变单个造型参数可直观地改变叶型几何特征。因此,该参数化方法更易设计出低损失高负荷的叶型,传递的设计意图也更易被制造和再制造环节理解使用,有利于保障叶片的最终服役性能。     

尾缘厚度对压气机叶栅气动性能的影响研究

针对不同尾缘厚度对压气机叶栅气动性能影响的问题,采用尾缘对称加厚的方法,在保证弦长、最大厚度、最大厚度相对位置、前缘半径、安装节距和安装角等参数不变的条件下,使尾缘厚度相对于弦长在0.1%~8.0%范围变化。根据Baldwin-Lomax模型建立了压气机叶栅二维湍流流动模型,并对模型近壁面进行了网格加密处理,通过隐式多重网格法加速计算的收敛,利用NUMECA软件,对叶型原型和对称加厚尾缘叶型的总压损失系数、叶型气流转折角和升阻比进行了数值计算。研究结果表明,尾缘厚度在一定范围内增大时,气流转折角减小,升阻比呈先增后降的趋势,而尾缘厚度较大时,推迟了叶型失速的出现,但尾迹损失和总压损失系数较大。     

高压比跨声速离心压气机设计研究

为探索高压比跨声速离心压气机级的快速设计方法,以级总压比7.0为目标,采用自行开发的离心压气机快速设计程序,设计了一单级跨声速离心压气机,并采用适应于高进口马赫数的低稠度最大厚度后移的双圆弧叶型叶片扩压器,保证压气机级有较宽的稳定工作流量范围。经CFD软件对设计的压气机进行性能预测表明,初步设计的离心压气机叶片扩压器扩张角过大,造成叶片尾缘出现严重回流。通过调整叶片厚度和中心线折转角减小了扩张角,改进后的离心压气机设计点总压比为8.305,等熵效率为81.8%。     

离心压缩机叶轮加载规律的数值研究

在非正交曲线坐标系下,运用基于同位网格技术的二维不可压SIMPLEC算法,对4种典型加载规律（前加载、后加载、中间加载和均匀加载）下,离心叶轮流道内的湍流流场进行了数值模拟,得到出口落后角和滑移系数,并以此为依据分析了各种加载规律的加功性能,得出了中间加载和均匀加载规律优于其它加载规律,适合用于离心压缩机叶轮的结论。     

基于z-θ流面的径流式叶片中弧线造型设计方法

提出一种基于z流面的径流式叶片中弧线造型设计方法。在子午流面中,定义径流式叶型中弧线径向半径沿轴向的变化规律;在z流面中,结合进出口的气流参数,定义叶型中弧线周向角沿轴向的变化规律;组合生成叶型的中弧线。利用Bézier曲线描述中弧线的子午型线和z流面型线,在升级算法和曲率优化的基础上保证了连接处的曲率连续。沿中弧线法线方向依据一定的厚度分布规律生成径流式叶型,并实现了含大小叶片离心式压气机的参数化造型设计。在设计空间中,以超拉丁方试验设计方法采样原始数据,在此基础上生成具有最小无偏估计的Kriging近似模型,基于此近似模型实现了气动优化设计,提高了离心式压气机的气动性能。     

类圆曲线及其性质研究

对偏心圆节曲线非圆齿轮传动和椭圆节曲线非圆齿轮传动的关键设计参数偏心率e和离心率ε分别进行了分析。在椭圆曲线的基础上,通过改变极坐标极点,得到了一种新型的封闭曲线--类圆曲线,它可以看作是更广义的椭圆曲线或偏心圆曲线。针对一般意义的椭圆曲线和偏心圆曲线只是类圆曲线的两种特殊类型的情况,在类圆曲线的数学表达式中,引入了两个关键设计参数偏心率e和离心率ε,建立了具有不同性质的非圆齿轮节圆曲线方程。研究发现,偏心率e可以确定类圆曲线的最小和最大向径,离心率ε可以确定类圆曲线的形状。类圆曲线非圆齿轮传动具有与偏心圆齿轮和椭圆齿轮类似的传动特点,同时在设计上比偏心圆齿轮和椭圆齿轮更加灵活、方便。     

基于进化算法和CFD技术的离心泵低稠度导叶的优化设计

结合离心泵导叶型线参数化方法、进化优化算法和Navier-Stokes方程求解技术对传统导叶进行了低稠度导叶优化设计.优化设计得到了稠度分别是0.89和0.65的导叶型线,数值验证表明:两种低稠度导叶的静压回复系数均高于初始设计.结合离心叶轮和优化设计得到的两种低稠度导叶进行了整个离心泵水力性能数值验证,计算结果表明:稠度是0.89的导叶的离心泵水力性能优于初始设计,而稠度是0.65的导叶的离心泵水力性能低于初始设计.研究结果表明对于初始设计的离心泵,采用优化设计得到的稠度是0.89的导叶具有更加紧凑的设计并且可以满足初始设计的要求.     

导叶与隔舌相对位置对离心泵内外特性的影响

为研究导叶相对隔舌不同位置对离心泵性能的影响,采用CFD计算方法对离心泵导叶与隔舌不同夹角进行数值计算。对导叶与隔舌夹角α从0⁴0°变化下离心泵外特性和内流场进行分析,结果表明导叶相对隔舌不同位置对泵内外特性有明显的影响。随着α增大,扬程和效率呈现出先升高后降低的趋势,20°附近达到扬程和效率的最大值;而在α增加的过程中,蜗壳各断面压力和速度的变化趋势不相同,叶轮各流道低速区及出口高速区受导叶影响而沿周向变化;在隔舌附近,α为040°变化下离心泵外特性和内流场进行分析,结果表明导叶相对隔舌不同位置对泵内外特性有明显的影响。随着α增大,扬程和效率呈现出先升高后降低的趋势,20°附近达到扬程和效率的最大值;而在α增加的过程中,蜗壳各断面压力和速度的变化趋势不相同,叶轮各流道低速区及出口高速区受导叶影响而沿周向变化;在隔舌附近,α为0⁴0°,导叶背面低速区减小并逐渐消失,而隔舌与导叶间低速区的变化规律与之相反。     

渣浆泵叶片边界层分离点位置移动的试验分析

根据渣浆泵叶片压力面边界层控制方程以及边界层分离位置移动的参考点法,通过对分离点位置移动的试验结果分析,指出边界层分离点的位置能随分离参考点位置的改变而同向移动,而叶片形状的改变是引起过流表面边界层分离参考点位置移动的主要原因。借助于分离参考点的位置坐标,通过改变叶片形状系数,能有效地使分离参考点移向叶片出口端。若分离参考点接近于出口端,则可获得满意的测试结果,这说明边界层实际分离点的位置已经很接近于叶片的出口端。     

Numerical Analysis of Secondary Flow in the Narrow Gap of Magnetic Fluid Shaft Seal Using a Spectral Finite Difference Method

In the article, attention is focused on a secondary flow in the narrow gap of a magnetic fluid shaft seal, and the secondary flow and circumferential speed of the magnetic fluid are numerically evaluated with variation in magnetic fluid plug shape such as angle of the polar head and seal clearance to be varied, using a spectral finite difference method with a new mapped function. Moreover, the maximum pressure drop is calculated in several patterns of equilibrium magnetic fluid plug, and the influence of the centrifugal force is also discussed.     

Static pressure recovery analysis in the vane island diffuser of a centrifugal pump

The overall performance of a vane-island type diffuser of a centrifugal pump model was obtained by means of directional probe traverses. These measurements were performed in an air model of a real hydraulic pump for five volume flow rates. Directional probe traverses are performed with a classical three-hole probe to cover most of the complete inlet section of the diffuser from hub to shroud and from pressure to suction side. Existing Particle image velocimetry (PIV) measurement results are also used to compare probe measurement results between the inlet and outlet throats of vane island diffuser at mid-span. Some assistance from already existing unsteady calculation, including leakage effects, is used to evaluate the numerical approach capability and to correctly define the mean initial conditions at impeller’s outlet section. Pressure recovery and the measured total pressure loss levels inside this particular vane diffuser geometry are then calculated. Detailed analysis of the flow structure at the inlet section of the vane island diffuser is presented to focus on pressure evolution inside the entire diffuser section for different flow rates. The combined effects of incidence angle and blockage distributions along hub to shroud direction are found to play an important role on loss distribution in such a diffuser.     

基于OpenFOAM的导叶式离心泵数值模拟研究

针对目前有关OpenFOAM对带导叶这种特殊结构的离心泵的计算研究较少且没有形成系统性研究的现状,为了验证OpenFOAM开源软件在导叶式离心泵数值计算方面的可靠性,分别对0.6Qd～1.4Qd流量工况下的导叶式离心泵进行外特性试验以及稳态和瞬态的数值计算.结果表明:OpenFOAM计算得到的外特性结果贴近试验数据,最...