高压级涡轮的气动优化设计改型

蒸汽轮机高压级涡轮多为低展弦比直叶型设计,此类涡轮的二次流损失占整个流动损失的比重较大,现在的设计技术能够较好地设计出优秀的S1面叶型,但较难把握全三维的二次流损失。文中通过对单级某高压级涡轮导叶的优化设计改型,得到了较好的控制二次流损失的全三维直叶型。结果表明:最优全三维直叶型不是最优S1面叶型,二次流损失在流动中比重较大,设计中不容忽视;采用优化设计的方法,能够非常有效地提供最优直叶型,缩短设计周期。     

大展弦比夹芯翼大攻角颤振分析

首先导出大展弦比复合材料梁弯扭耦合模态的半解析解，对具有NACA0012翼型的大展弦比的夹芯翼，在模态空间内建立了运动方程。然后采用半经验的ONERA非线性气动力模型描述空气动力，形成了对大展弦比夹芯翼大攻角气动弹性问题的描述。通过结构求解器和空气动力求解器联合求解来完成非线性颧振边界的计算。为了验证非线性颤振边界的求解方法，还利用ONERA气动力模型中的线性部分建立了夹芯翼的线性颤振方程。结果表明：零翼根攻角时，线性颤振速度与用非线性颧振边界求解方法得到的颧振速度完全一致；颤振速度随翼根攻角的增加而迅速减小；复合层铺设方式对颤振速度有较大影响。     

小展弦比静叶栅气动性能试验研究

对600MW汽轮机调节级喷嘴子午面端壁收缩和相对叶高的关系进行了试验研究。同时还给出了应用弯曲叶片和顶部端面收缩的效果。     

船用燃气轮机低压压气机改型设计研究

为了保证船用8级低压压气机在低工况稳定性不降低的前提下,同时提高设计点效率,通过数值模拟的方法研究展弦比优化对压气机设计点效率的影响。分析结果表明：展弦比的选取会影响主流区的流动损失和端壁二次流损失,进而影响压气机性能。优化了多级压气机后面级展弦比,将设计点效率提高了0.42%。同时,通过优化可转导叶偏转角度,确保了60%转速的喘振裕度不降低。     

跨音速压气机中展弦比弯掠叶片气动性能影响的分析

将一跨音速静叶栅数值计算结果与实验结果进行了比较,表明计算与实验结果吻合的较好.为了讨论跨音速压气机中弯掠叶片适用的展弦比条件,在0°攻角下,展弦比为1.25、1.50和2.00,对0～30°弯掠叶片流场进行了数值分析,结果表明,当10°弯掠角时,小展弦比弯掠叶片对叶片性能影响较为明显;而在20°弯掠角时,大展弦比弯掠叶片对叶片性能影响较为明显.弯掠叶片使前缘激波转化为斜激波,并减弱了通道激波的强度,因而降低了叶栅激波损失.可以证明,在跨音速条件下展弦比的大小是如何使用弯掠叶片的一个重要的参考因素.     

展弦比对船用燃气轮机低压压气机跨音级性能影响研究

为了揭示展弦比对压气机跨声速级气动性能的影响机理,进一步提高舰船燃气轮机低压压气机的气动性能,采用数值模拟方法研究了展弦比对某船用燃气轮机低压压气机跨声速级气动性能的影响.结果表明:展弦比对压气机性能的影响受到扭曲规律和反动度等参数选择的影响,对于不同的扭曲方式和反动度分别存在着效率最优展弦比和喘振裕度最优展弦比,且在...     

剖面内加载对飞行载荷测量的影响

对于采用应变法的非翼面根部飞行载荷测量,调研了不同展弦比两梁、三梁以及多梁多墙结构的地面校准试验数据,发现了应变计剖面内加载时应变计有不同大小的响应。使用3D结构变形连续性分析了上述现象的机理,结合某翼面结构,分析了应变计剖面内加载对应变计的影响和可能引起的虚假载荷。结果发现:展弦比是影响剖面内加载时应变计响应大小的一个重要因素。对于某翼面结构不同的弯矩方程,剖面内加载引起的虚假载荷与应用载荷的百分比为-24.1%~23.4%,对于不同的剪力方程,虚假载荷与应用载荷的百分比为-31.2%~-3.7%。     

低速条件下展弦比对弯叶片扩压静叶栅流场性能的影响

为观察弯叶片在扩压叶栅中的适用条件,在保持其它条件不变的情况下,对一直列叶栅三种展弦比条件下的弯叶片流场进行了数值模拟。结果表明叶栅展弦比的大小对弯叶片在扩压叶栅中的作用影响较大,若展弦比增加,弯叶片改善叶栅性能的作用将增强。大展弦比叶栅中强弯叶片明显提高了吸力面角区密流系数的大小,从而改善了近端区的流场性能。在扩压叶栅中弯叶片可均化流场参数沿径向的分布,而在大展弦比叶栅中流场参数的径向分布差异较大,这应该是弯叶片在大展弦比叶栅中作用明显的主要原因。     

端壁收缩对环形叶栅气动性能影响的数值研究

采用数值计算软件Numeca模拟了汽轮机低展弦比端壁收缩喷嘴中气动性能和二次流涡系的发展,并与相同边界条件下的平直端壁喷嘴比较,得到了端壁收缩对流场性能的影响.结果表明:在端壁收缩喷嘴中,较大的进口面积使得马蹄涡发展较弱,顶部区域显著的后加载特性更进一步抑制了顶部通道涡的发展,因此通道涡尤其是上通道涡的尺度和损失均较小.同时,顶部收缩导致了顶部气流出气角增大和根部出气角减小,虽然变化幅度不大,但是气流角沿叶高的分布更加均匀,对下排叶栅内的流动更加有利.另外还计算了不同高度收缩比喷嘴流动,给出了高度收缩比对叶栅流动的影响.     

极小展弦比翼身组合体大攻角气动特性研究

极小展弦比翼身组合体在大攻角飞行时会形成非对称涡,产生很大的侧向力.为减小侧向力,研究了前体小翼对极小展弦比翼身组合体气动特性的影响.采用有限体积法对极小展弦比翼身组合体流场进行了数值模拟.对比了有无前体小翼翼身组合体气动参数随攻角变化趋势以及空间流场结果,重点分析了前体小翼对侧向力的影响.结果表明,前体小翼的存在可以显著降低全弹的侧向力,并且对全弹的零阻和法向力影响很小.