某型发动机高压涡轮叶尖间隙变化规律及影响分析

开展高压涡轮叶尖间隙变化规律及对应排气温度的影响规律研究,掌握发动机性能衰减情况并开展相应的结构优化,对提升发动机性能保持能力具有重要意义.通过分析某型发动机分解过程实测高压涡轮间隙数据,得到间隙随工作时间的变化规律,并将间隙与实测排气温度进行对比,得到间隙对排气温度的影响规律,在此基础上提出高压涡轮间隙控制结构优化方...     

考虑进口温度畸变的涡轮级非定常流动数值仿真

为更好地预测涡轮级非定常流动特征,以准确分析进口温度畸变对下游叶排产生的影响。本文基于有限差分法开发了多级涡轮非定常流动数值求解器,通过试验数据验证其准确性和可行性,利用该求解器针对进口温度畸变进行了单级涡轮非定常流动数值仿真。以某单级高压涡轮作为研究对象,改变进口总温分布条件,设计了在进口总温均匀分布、总温沿径向不均匀分布和涡轮进口存在热斑3种方案下,进口温度畸变对马赫数、叶片热负荷等因素产生的影响,以及高温气流迁移路径的变化规律。结果显示,进口温度畸变对单级涡轮内部流场的影响不大,进口温度径向不均匀分布会导致导叶径向中上部分出现带状高温区域,在60%叶高处的导叶前缘温度最高。这种现象会因热斑的存在而加剧,在同一周期内进口温度畸变不会造成导叶表面最高温值的大幅度变化。主流气体在涡轮流道作加速运动,热斑由椭圆形逐渐变窄,温度降低,在导叶尾缘与脱落涡相互作用,气体受挤压边缘呈现锯齿状。动静交接面后,在动叶前缘和动叶压力面热负荷较为显著,并且在同一周期内进口温度畸变会使动叶表面的最高温值在一定范围内变化,在涡轮流道内进口温度畸变不会使高温气流在径向方向上的发生较大的偏移。     

涡轮增压器压气机性能试验中的若干问题

本文分析了压气机性能试验中压气机进口温度变化对性能的影响,提出了保持进口恒温的一些措施。文内从控制燃烧室喷油量大小的角度分析了影响涡轮进口温度大小的一些因素,在给定的喷咀流量系数的情况下,喷油量的计算值和实测值基本相符。另外,提出了自循环试验中涡轮进口温度和压气机出口温度之比即温升比这个概念,分析了影响其大小的几种因素,并指出,温升比可以作为衡量平台经济性和测试能力的一个指标。     

涡轮级进口温度分布不均匀时流场和温度场的非定常数值模拟

采用Jameson的四阶龙格－库塔法研究了高压涡轮叶栅进口有温度畸变时的涡轮流场。通过对一级涡轮叶排的非定常数值模拟,计算结果表明,由于叶排间的相互运动,叶片表面的压力呈周期性地变化,流场也是周期性地变化;当进口气流温度分布不均匀时,进口的热气流会向转子压力面上适移,导致压力面上产生热点,使动叶表面温度发生很大变化,加入热斑时静叶栅内流场的影响较小,对动叶栅内流场影响较大。     

1.4L柴油涡轮增压器涡端流热耦合分析

涡轮增压器涡端气体的高速流动和换热问题具有一定的复杂性,准确计算涡轮增压器的内流场和外特性具有较重要意义.以一典型的柴油机涡轮增压器为原型,基于CFD流体动力学,进行涡端内部三维湍流和热场的耦合计算.通过3个膨胀比下的涡端内流场和温度场的对比,分析涡端透平在不同工况下的性能表现.研究结果表明:涡轮进口吸力面有明显漩涡存在,流动向工作面偏移,叶片进口位置对流动影响明显,在大膨胀比下更为显著;在叶片进口前端、进口低速区、叶片表面等位置出现局部高温区,沿流动方向和径向均有温度梯度存在,温度分布规律和速度变化规律一致;不同膨胀比下,叶片进口位置压力载荷变化较大,叶片其他位置载荷变化相对稳定.计算预测曲线与试验曲线较为吻合,研究结果能为涡端透平的优化设计提供参考.     

燃气轮机高温涡轮颗粒沉积的研究进展

为了解决颗粒在燃气轮机高温涡轮中的沉积导致叶片的使用寿命、气动效率和冷却性能严重受损,影响燃气轮机的安全性、可靠性和经济性问题,本文结合高温涡轮颗粒沉积相关文献,系统介绍颗粒沉积动力学。通过比较不同研究者使用的沉积模型,介绍了几种颗粒沉积实验台的优势及不足,阐述了影响颗粒沉积的几种主要因素：颗粒尺寸决定其随流性进而影响沉积;存在一种使沉积现象最为严重的临界温度;冷却射流会影响沉积形貌,甚至有助于冷却。颗粒沉积对于叶片冷却的影响,多数情况下颗粒沉积会对叶片冷却造成严重的影响。结合近年相关研究进展,为避免颗粒沉积现象并切实保护高温涡轮叶片提供参考。     

民用大涵道比发动机叶尖间隙控制结构设计分析

首先从转子变形、静子变形和其他因素三方面对叶尖间隙的影响因素进行了详细分析,给出叶尖间隙设计过程中需要重点考虑的载荷因素,并结合部件特点分别给出压气机和涡轮叶尖间隙的设计方法;其次,对叶尖间隙控制机理进行分析,提出主动间隙控制、被动间隙控制和重建密封的间隙控制方法;最后从控制转、静子变形、保持间隙均匀和改善转、静子变形协调性四个方面出发,以大涵道比发动机整机结构为例,进行间隙控制结构的详细设计分析,总结了适合大涵道比发动机的叶尖间隙控制结构设计方法。     

考虑分离和重新接触的涡轮自带冠叶片振动特性分析

研究了涡轮自带冠叶片在考虑叶冠间不同接触情况下的非线性振动响应。建立了考虑相邻叶冠间的分离和重新接触以及离心刚化效应的涡轮自带冠叶片的弹簧质量模型,并推导了其动力学方程。碰撞力采用更符合实际的线性弹簧和非线性弹簧的组合来进行建模,摩擦力则采用依赖速度的指数型摩擦模型。仿真结果表明,涡轮自带冠叶片可以表现出非常复杂的非线性现象,并且可以出现周期1、周期2、周期3、周期4和混沌运动。间隙不对称会使自带冠叶片的运动更加复杂。     

一种优选钎缝间隙的实验方法

采用真空钎焊方法,以航空发动机涡轮叶片用材料（GH1035）为研究对象,通过运用倾斜焊缝,根据焊缝组织随焊缝宽度的变化而改变的特点,确定最佳焊缝间隙区间,并从剪切强度试验结果及微观组织角度进行验证,证实本实验方法简便、结果可信,可以用来确定共晶钎料最佳钎缝间隙．     

V2500发动机EGT虚假指示

东航机队A320FAM机队所选发动机型号分为GE公司的CFM56发动机和IAE公司的V2500发动机.V2500发动机是国际航空发动机公司(IAE)研制生产的双转子,轴流式,高涵道比涡轮风扇发动机.V2500发动机的低压转子包括1级风扇、4级低压压气机、5级低压涡轮,高压转子包括10级高压压气机和2级高压涡轮.其燃烧室为环形燃烧室.发动机采用了宽弦风扇叶片、"浮壁"式燃烧室、单晶涡轮叶片和粉末冶金涡轮盘、叶尖间隙主动控制和全权限数字电子控制系统(FADEC),降低了发动机的燃油消耗率,提高了发动机的可靠性和发动机的竞争力.     

小翼对水平风力机流场特性的改变

实验和数值模拟已经证明了风力机叶片的叶尖添置小翼,可以提高风能转化效率。为了清楚地了解小翼对风力机动力放大的影响,对加小翼和不加小翼的风力机流场——速度场和压力场的特性进行了分析。这个分析是基于对风力机加V(8.8×8)型小翼和不加小翼时叶轮周围流场数值模拟的结果。可以看出小翼对风力机的叶端产生的影响较大,即加大了风力机叶端的压差和速度。同时结合一定位置的压力和速度图的分析,可以看出小翼使风力机叶尖的漩涡强度降低,提高了能量的转换,从而提高了效率。     

涡轮叶顶间隙形态的优化

以某航空发动机上的涡轮叶顶间隙形态为研究对象,采用数值仿真分析手段,讨论了叶顶间隙的参数化建模、设计优化集成以及间隙形态的设计优化等问题。对涡轮流场细节的分析表明,计算结果与试验数据吻合较好,优化后的涡轮绝热效率提高了0.395%。     

风力机复合材料叶片流固耦合分析

为了给风力机叶片优化设计及研发工作提供准确的数据,减少成品的开发周期,降低成本,并保证风力机的安全运行,提出一种针对铺层后风力机风轮及叶片并利用ANSYS Workbench进行单向流固耦合分析的方法.主要在传统翼型NACA4412模型下进行叶片建模改进,应用铺层设计把叶梢、叶根、展向等改成渐变式厚度并进行流固耦合分析.数值模拟结果表明:叶片在风速13 m/s时叶尖部分压力最大,此时叶片弦长及其厚度处于最小状态,叶片中部靠近叶片前缘的位置为应力最大处.     

风力机近尾迹区域气动噪声分布和传播规律的实验研究

以S系列新翼型水平轴风力机为研究对象,利用声阵列法对S系列翼型风力机的近尾迹区域声场噪声分布和传播规律进行了实验研究。利用丹麦B&K公司的振动噪声采集分析系统在风洞开口试验段,在保证额定来流风速10m/s不变,对不同尖速比下的S系列翼型水平轴风力机风轮下游进行噪声测试,并且对最大声压级进行了分析。结果表明：风轮在旋转过程中,风力机风轮下游同一截面不同尖速比下噪声最大声压级的分布规律是在测试截面上由圆心沿半径增大的方向依次经过三个压力脉动变化强烈的区域,它们是测试圆心区域、中心涡区域、叶尖涡区域,测点在上述三个区域都会出现声压级的峰值,并且在叶尖涡区域声压级的峰值达到最大;在同一尖速比不同截面下风轮近尾迹区域噪声传播变化规律是沿着x轴正方向远离风轮旋转平面的测试截面上中心涡区域和叶尖涡区域半径增大,不断向外迁移。     

Effect of blade tip geometry on tip leakage vortex dynamics and cavitation pattern in axial-flow pump

A series of blade tip geometries, including original plain tip, rounded tip on the pressure side and diverging tip towards the suction side, were adopted to investigate the effect of blade geometry on tip leakage vortex dynamics and cavitation pattern in an axial-flow pump. On the basis of the computation, it clearly shows the flow structure in the clearance for different tip configurations by the detailed data of axial velocity and turbulent kinetic energy. The in-plain trajectory, in aspects of the angle between the blade suction side and vortex core and the initial point of tip leakage vortex, was presented using the maximum swirling strength method. The most striking feature is that the inception location of tip leakage vortex is delayed for chamfered tip due to the change of blade loading on suction side. Some significant non-dimensional parameters, such as pressure, swirling strength and turbulent kinetic energy, were used to depict the characteristics of tip vortex core. By the distribution of circumferential vorticity which dominates the vortical flows near the tip region, it is observed that the endwall detachment as the leakage flow meets the mainstream varies considerably for tested cases. The present study also indicates that the shear layer feeds the turbulence into tip leakage vortex core, but the way is different. For the chamfered tip, high turbulence level in vortex core is mainly from the tip clearance where large turbulent kinetic energy emerges, while it is almost from a layer extending from the suction side corner for rounded tip. At last, the visualized observations show that tip clearance cavitation is eliminated dramatically for rounded tip but more intensive for chamfered tip, which can be associated with the vortex structure in the clearance.     

Nonlinear Pre-deformation Method for Compressor Rotor Blade

压气机转子叶片非线性预变形方法

王永亮,李世豪,郑龙凯,康达

（大连海事大学 船舶与海洋工程学院,大连 116026）

中文说明：

本文综合考虑气动力和离心力对叶片变形的作用,基于载荷增量法,对Stage 37的转子叶片进行了预变形设计。在此基础上,考虑叶片变形过程中的载荷及刚度非线性,对预变形叶片在非设计工况下进行叶型重构,分析了非设计工况下不同叶片构型气动性能及结构参数的变化规律。本方法可为压气机非设计工况气动和气动弹性的强迫响应、颤振等问题的分析提供准确的叶片构型,有助于提高高负荷压气机气动及强度特性分析和检验的精度。

关键词：压气机叶片;预变形;叶型重构;流固耦合;叶片变形

子电池;比容量;液氮

     

考虑叶顶间隙的螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性

为揭示叶顶间隙对螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性的影响,基于Rayleigh-Plesset方程的Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用SST k-ω湍流模型在不同空化阶段下对螺旋轴流式混输泵主流道内的空化特性进行研究,通过考虑叶顶间隙更为精准地揭示螺旋轴流式混输泵主流道的空化情况。结果表明:在叶顶处,除了流道内出现低压区和空泡外,在叶片吸力面表面也出现低压区和空泡分布;在临界空化阶段,叶轮进口以及叶片进口叶顶间隙处存在微弱的空泡分布;随着空化的发展,到断裂空化阶段,空泡分布区域由叶片压力面移动到叶片吸力面,说明叶顶间隙对混输泵主流道内的空化性能产生较大的影响。本文的研究结果可为螺旋轴流式混输泵空化性能的改善提供工程参考。     

小型风扇叶顶间隙内部流动数值模拟

通过对不同叶顶间隙小型风扇内部数值模拟,得出不同叶顶间隙小型风扇的静特性曲线、相同S面间隙涡流变化及叶顶到机闸内表面各回转面涡流变化.研究得出:当流量Q小于0.006 5 m3/s时,4个不同叶顶间隙的总压变化趋势一致,均随叶顶间隙的增加总压减小.流量增加时,叶顶间隙为2.5 mm时性能较好;在相同S面上,间隙涡流现象...     

Study on leakage flow characteristics of radial inflow turbines at rotor tip clearance

Tip clearance leakage flow in a radial inflow turbine rotor for microturbines under the stage environment is investigated using a three-dimensional viscous flow simulation. The results indicate that the scraping flow caused by relative motion between casing and rotor tip, and the pressure difference between pressure side and suction side at rotor tip, play important roles in tip clearance leakage flow. The more the rotor tip speed increases and tip clearance height decreases, the more the scraping effect acts. Though the leakage velocity of tip clearance at midsection and exducer regions changes less when the rotor rotational speed is changing, the distance between passage vortex and rotor suction side varies in evidence. Main leakage flow rate of tip clearance takes place at region of exducer tip and some seal configurations will be quite effective for cutting leakage flow if these configurations are arranged over midsection and exducer of the radial inflow rotor.     

风力发电机叶片的雾凇覆冰数值模拟

为了解风力发电机叶片覆冰情况,以某型300 kW风力发电机叶片为研究对象,根据切片-重构的思想,将叶片划分为有限个截面,基于叶片覆冰的物理过程,采用边界元法对风力发电机叶片的空气流场进行计算;采用拉格朗日法分析计算水滴在叶片表面的碰撞过程;通过迭代计算和冰形重构模拟覆冰增长过程,从而建立风力发电机叶片三维雾凇覆冰增长模...