离心风机叶轮出口流场的PIV实验测量与分析

采用粒子图像速度仪（PIV）测量了离心风机叶轮及扩压器的内部流场，并将绝对速度场换算成相对速度场，对其流动特性进行了讨论分析。     

离心压缩机无叶扩压器内部流场的PIV试验测量

采用PIV技术对无叶扩压器内的流动进行了试验研究，实际测量了不同流量工况下无叶扩压器的内部流场，采用整体平均法对试验数据进行了处理，得到了各流量工况下的速度场分布图，并对其进行了分析和讨论。     

离心风机叶片扩压器内部流场的试验研究

利用激光多普勒测速仪(LDV)测量了离心风机叶片扩压器的内部流场。试验中，分别在大流量和小流量两个工况下对离心风机叶片扩压器的内部流场进行了详细的测量，由测量结果分析了叶片扩压器流道中前侧板侧、中间和后侧板侧三个回转面上气流速度的矢量分布和等值线分布，以及气流从扩压器的叶片凹面到凸面、从扩压器的进口到出口的流动特性。结果表明在扩压器喉部附近靠近扩压器凹面的局部区域，速度的方向会向叶片凸面发生较大角度的偏转；随着流量的增大，该区域将会向叶片扩压器的下游及流道宽度方向发展。     

半开式离心叶轮与扩压器间流动模态提取与分析

考虑到半开式离心叶轮叶顶间隙流动对离心压缩机流动稳定性的影响,本文采用动态模式分解的方法对比了离心叶轮和无叶扩压器分别在设计工况和近失速工况下的流动结构及其频率信息。结果表明:叶轮出口附近的叶顶间隙流动对无叶扩压器中流动有显著影响,无叶扩压器中出现了和叶顶泄漏流流动相关的涡结构。随着流量的减小,叶顶间隙流动进一步影响无叶扩压器内部流动,涡结构频率变高,径向直径减小并向动静交界面移动,同时靠近盘侧的流场出现不稳定流动趋势。     

离心叶轮机械内部非定常流动的数值计算 第一部分 带无叶扩压器的离心通风机

基于CFX软件平台,对带无叶扩压器离心叶轮机械内部的非定常流动进行了数值计算分析研究.结果表明:无叶扩压器内部流动的计算值与实验值相吻合.通过数值计算还可以获得离心叶轮机械内部流动不容易测量区域和气动参数的数据,可为离心叶轮机械的优化设计提供有益的参考.     

无叶扩压器对离心压缩机流场及性能影响的数值研究

采用自编的CFD程序数值研究了无叶扩压器对离心压缩机流场及气动性能的影响.采用当地时间步长、多重网格以及隐式参差光顺等技术来加速收敛,以质量流量来代替出口静压的出口边界条件,使出口静压在计算过程中与给定的流量工况自动匹配,大大节省了计算时间.对Krain叶轮后带等面积与直壁两种形式的无叶扩压器离心压缩机内部流场进行了计算与分析,结果表明:直壁型无叶扩压器离心压缩机的效率低于等面积无叶扩压器离心压缩机的效率;直壁型无叶扩压器使得叶轮出口的流动出现分离;扩压器的形式对离心叶轮的整体气动性能影响并不大;在进行离心叶轮数值研究时,叶轮后的延伸区最好采用等面积无叶扩压器,以尽量减小无叶扩压器所引起的计算误差.     

现代流动测试技术在流体机械流动分析中的应用

介绍现代流动测试技术的特点、发展趋势及其在流体动力设备研发方面的应用情况。主要工作有：热线风速仪技术(HWA)用于离心压缩机扩压器流场测试研究、用于湍流边界层的减阻控制研究；粒子图像速度场仪技术(PIV)用于叶轮机械动／静相干非定常流场的研究、用于管道内横向射流的研究；激光多普勒测速技术(LDV)用于风机叶轮流场的测试研究等。     

离心压缩机半开式叶轮与叶片扩压器级内流动的数值模拟

对由半开式叶轮和叶片扩压器组成的离心压缩机模型级内部的流动进行了数值模拟，分析了叶轮与叶片扩压器内部的流动情况及相互影响。结果表明，用半开式叶轮代替模拟级中的闭式三元叶轮后，流动情况严重恶化，级出口静压系数降低；与无叶扩压器相比，叶片扩压器使级出口压力系数升高。在相同叶轮出口速度下，叶片扩压器比无叶扩压器中气流速度下降迅速，叶轮出口处平均流场趋于均匀。     

空调器离心风机内流场的PIV试验与CFD仿真对比分析

采用粒子图像测速仪PIV,对柜式空调室内机离心风机叶轮出口内部流场进行了试验研究,揭示了离心风机沿叶高方向叶轮出口速度分布特性.通过CFD数值分析,得到了柜式空调室内机离心风机叶轮出口流动特性,结合PIV与CFD流场对比,验证了CFD方法的正确性.根据CFD数值模拟结果,获得了离心风机入口与导流圈间隙处的流动特性,并设计了一款新的离心风机,在满足生产装配要求的最小间隙条件下,改善了离心风机与导流圈间隙处的流场,降低紊流噪声,提高叶片在叶轮进口段的利用效率.试验测试表明,新设计的离心风机相比原来的离心风机,在不同转速下,风量略有提升,噪声声压级均可降低1 dB/A,功率下降2～5W,同时风叶重量减轻了350g(26.5％),降低了离心风机成本.     

离心式叶轮机械内部非定常流动的数值计算 第二部分 带有叶扩压器的离心通风机

在CFX软件平台上,数值计算了带有叶扩压器离心叶轮机械内部的非定常流动,并对其进行了分析研究.数值分析表明,叶轮与有叶扩压器间的相互干涉作用主要影响的是有叶扩压器内的流动,对叶轮内的流动影响不大.有叶扩压器内流动的非定常特性主要集中在扩压器的入口区域.计算结果可为离心叶轮机械的优化设计提供有益的参考.     

射流对扩压器流场稳定性的影响

在设计工况下叶片扩压器有利于提高离心压缩机级效率和压比.然而叶片扩压器稳定运行工况范围狭窄,超出该工况范围叶片扩压器产生的冲击作用会降低离心压缩机性能.因此在某些化工过程中,离心压缩机在压缩过程中获得外部注入的射流.在扩压器叶片上开孔,合理利用射流,能优化叶片扩压器中流场结构,扩大其工况范围.     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF ROTATING STALL FOR A LOW-SPEED CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Unsteady flows and rotating stall of a low-speed centrifugal compressor are investigated by measuring vaneless diffuser wall static pressure fluctuation and internal flow fields at different small flow fluxes. During the experiment, firstly the real time static pressure fluctuations on the vaneless diffuser shroud at different circumferential and radial position were acquired by high-frequency dynamic pressure transducers. Discrete Fourier transformation analysis and cross-correlation analysis were applied to the experimental results to ascertain the rotating stall beginning operation conditions and stall cells numbers and rotating speed. Secondly, the vaneless diffuser inlet flow angle distribution along diffuser width direction was acquired by single hotwire, which was compared with SENOO＇s analysis results. At last, the internal flow fields of the centrifugal compressor were investigated with a particle image velocimetry （PIV） system at different small flow fluxes. The flow field development of vaneless diffuser and blade flow passage are given at rotating stall conditions. The experiments enrich the understanding of rotating stall flow phenomenon of the low-speed centrifugal compressor and provide full experiment data for designing high performance centrifugal compressor.     

多级泵内部流场的三维数值模拟及性能预测

利用CFD软件Fluent对多级导叶式清水离心泵的内部流场进行了数值模拟,得出了叶轮及导叶内部流道的速度和压力分布规律,并发现了叶轮进口回流,出口的二次流动特征等叶轮内部流动的细节,导叶出口区产生了一个低压区等流动特征。然后根据自编计算软件利用计算得到的速度场数据计算出泵的扬程、功率、效率和流量之间的关系曲线,并与试验数据进行了比较。结果表明:在设计工况附近,预测值与试验值吻合较好,在其它工况点,特别是小流量工况点,误差较大。     

低稠度叶片扩压器形状参数的分析

通过对一离心压缩机叶片扩压器内部流场进行三维粘性数值模拟,对比分析了小稠度扩压器的主要形状参数对气动性能的影响.结果表明对于小稠度扩压器设计可以找到稠度和叶型厚度的最佳值,使得压力恢复最大而损失水平较低,这对于工程设计具有指导价值.     

圆柱形叶片潜油离心泵流场的三维数值分析

采用CFD方法研究了潜油离心泵的内部流场，讨论分析了3种不同工况下叶轮和导轮的数值计算结果。数值模拟捕捉到了离心泵内部许多不良流动现象，探讨了影响离心泵效率的原因。泵在设计工况有着良好的流动性能，在非设计工况出现了不良流动现象，影响了泵的效率。计算结果还显示：潜油泵叶轮有较好的水力性能，而潜油泵导轮的水力性能是不完善的，效率较低。     

低稠度半高叶片扩压器的模型级性能研究

通过数值模拟的方法研究了低稠度半高叶片扩压器在大流量离心压缩机模型级中的应用,并比较了其与无叶扩压器对模型级气动性能影响的差异.研究结果表明:采用低稠度半高叶片扩压器的模型级基本消除了盖侧附近低总压高熵值的区域,气动性能有较大提高.     

有叶扩压器入口区域非定常流动的实验测量

采用可以获得瞬时速度场的PIV技术,对有叶扩压器入口区域的非流动进行了实验研究,对实验数据采用锁相平均法进行了处理,得到了显示一个周期内不同时刻有叶扩压器入口区域的速度场分布图并对其进行了分析和讨论。     

前向多翼式离心风机蜗舌附近流场的PIV试验研究

对前向多翼式离心风机建立了性能及流场测试台位,性能试验重复性良好。用粒子图像速度场仪(Particleimage velocimetry,PIV)技术对蜗舌附近速度矢量场做了详细的变工况测量及分析。结果表明,蜗舌附近的主要流动特征由冲向蜗舌的速度矢量方向及蜗舌周围滞止区的影响范围所决定。小流量时,滞止区影响范围主要在蜗舌间隙流道内,造成速度矢量向叶轮内偏斜,蜗舌下游易形成分离旋涡而恶化;大流量时,滞止区影响范围偏向蜗壳出口流道,蜗舌间隙流动较好。此外,在蜗舌间隙沿轴向不同位置返回蜗壳的流量也不同,这主要与叶片不同段做功能力不同有关。