涡轮叶栅二次流的热线实验研究

采用旋转单丝斜热线测量涡轮平面叶栅出口周期性三维流场,借助于Matlab的Lsqnonlin最优化函数对热线测量数据进行最小二乘拟合以求解三维速度平均量。搭建了亚音速叶栅试验风洞,研究在2种不同进口流量和3种不同的叶片高度下,热线测得的叶栅出口瞬态速度场,并分析叶栅出口的二次涡流动情况。通过比较不同的叶栅工况,发现高速进口较低速进口叶栅尾迹明显,二次流强度较大;而较小的叶高下二次流较为剧烈,导致叶栅出口平面内径向流动速度(u)、垂直于出口平面的轴向速度(w)的迅速增大和出口平面内周向流动速度(v)的显著降低。叶高的减小和气动负荷(速度)的增加都会极大地提高叶栅的二次流损失,本质上都归咎于叶栅横向压力梯度的增大。     

来流马赫数对叶栅吸力面可压边界层稳定性影响研究

针对叶栅高速流动稳定性预测及转捩问题,采用理论分析与实验测量相接合的方法。首先推导出正交曲线坐标系下三维扰动波的抛物化稳定性方程（PSE）,在风洞实验中,采用叶栅表面压力测孔测量了设计叶栅表面静压分布。根据表面静压分布测量值,通过求解Falkner—Skan方程以获得不同来流马赫数下边界层内速度、压力、密度等参数的分布。将以上结果作为边界层平均流动值,结合数值离散化的正交曲线坐标系非线性抛物化稳定性方程（PSE）对流动的稳定性进行特征值分析。数值离散采用六阶精度差分格式,采用大步长隐格式法求解方程以保证求解的稳定性。计算结果表明本文所选用的实验叶栅由于加工量较小并采用后部加载叶型设计,边界层流动相对稳定。来流马赫数增加对边界层稳定性有微弱影响,会导致流动趋于不稳定。     

静叶尾迹流引起的气流激振力计算方法与激振力特性研究

在研究汽轮机叶片气流激振力的来源与性质的基础上,建立了静叶尾迹流产生的气流激振力计算模型,开发出了基于Matlab的气流激振力计算与分析软件,以探讨叶片气流激振力特性随叶栅结构参数的变化关系。对国产300MW汽轮机某级叶片的气流激振力进行了计算与分析,结果表明:叶栅的结构参数δ、z、B1、b1、t1对气流激振力特性有较大的影响。在汽轮机设计过程中,合理地选择上述结构参数,可以有效地控制气流激振力。     

基于微扰法研究涡旋光束在大气中传输的热晕效应

基于一阶微扰法,推导了涡旋光束在大气中传输的稳态热晕解析表达式,并得到了由热晕引起的涡旋光束的相位畸变表达式.通过数值模拟涡旋光束在大气中传输的光强等值线分布,详细分析了传输距离、初始功率、横向风速、大气吸收系数和初始半径对涡旋光束热晕的影响.研究结果表明,在其他参数不变的情况下,单一增大涡旋光束的初始功率、传输距离和...     

Numerical simulation of rotating stall in a centrifugal compressor with vaned diffuser

This paper reports a numerical study on the process from normal operating conditions to rotating stall in a cen-trifugal compressor with vaned diffuser.The purpose is to better understand the flow characteristics near stallpoint under the interactions between centrifugal impeller and vaned diffuser.Numerical results show that undercertain conditions just preceding stall point the tip leakage vortex begins to fluctuate at roughly half of the bladepassing frequency.This phenomenon is similar to rotating instability in axial compressors.With the flow rate re-duced further the impeller stalls and five stall cells propagating at a frequency of 85 percent of impeller rotationspeed are found.     

Numerical Simulation on Effects of Pressure Distribution of Wind Turbine Blade with a Tip Vane

It is important to study the pressure distribution on the blade and in the adjacent area while searching the poweraugmentation theory with adding a tip vane to the wind turbine.This paper shows the CFD simulation relation-ship of the pressure distribution on the rotor blade and in the adjacent area,after calculating the pressure of thedifferent chordwise and spanwise point on the blade with the tip vane-V(8.8x8) and without the tip vane under tipspeed ratio λ4.5.Combining the isobaric section figure in certain location,it can be seen that the tip vane im-prove the pressure difference between pressure and suction surface.The most influenced zone is found and thesecan further display the power augmentation theory of the wind turbine using the tip vane.The simulation calcula-tion was based on N-S equations.3-D,steady,implicit solver was chosen.Turbulence model was k-ω SST.Dis-cretization scheme is SECOND ORDER UPWIND.Pressure-velocity coupling was a typical SIMPLE scheme.Inthe whole grid system,two-divided grid formation was adopted,that is,inner region and outer region.Inner re-gion including rectangular solid blade and neighboring,outer region is semi-cylinder.There were together720,000 nodes with tetra-prism unstructured mesh.     

边界层吸气对圆柱绕流尾涡脱落结构及圆柱受力的影响

为抑制圆柱绕流时受到的涡激力、保护圆柱结构安全,通过施加边界层吸气控制圆柱在涡激效应下受到的周期力.采用数值模拟方法分析Re =200时吸气口位置和吸气强度对圆柱受力情况及尾涡脱落结构的影响.结果 表明:当吸气口布置在60°、90°和120°位置时,添加吸气条件会显著减小圆柱受到的涡激力;吸气条件的引入对圆柱尾涡的脱落...     

兆瓦级水平轴风力机叶片铺层设计参数影响分析

为研究主梁材料及铺层角度对风力机叶片结构特性影响,基于三维建模软件NX二次开发建立风力机叶片几何模型,结合铺层设计并通过CFD方法获取叶片表面压力分布,采用有限元方法对叶片进行结构模态、强度及屈曲分析.结果 表明:碳纤维主梁叶片质量较玻璃钢减轻约8.08％,主梁材料对模态振型影响较小,主梁铺层角度对挥舞方向运动影响更大...     

基于响应面的涡轮交叉肋气动和传热特性研究

提高涡轮进口温度是有效提升燃机热效率的重要途径,交叉肋冷却结构因其冷却效率高、冷却气体用量少的特点受到广泛关注。本文按照采用响应面设计方法得到的曲面优化设计方案,对某型涡轮叶片局部交叉肋冷却结构流道进行数值模拟,分析了肋宽与肋间距以及肋片倾斜角度对交叉肋通道换热与流阻特性的影响,结果表明：肋倾角小,肋宽与肋间距之比大,雷诺数小的方案换热能力更强,雷诺数高的方案的阻力损失更大;肋倾角大,肋宽与肋间距之比小,雷诺数小的方案综合换热效果更好。此外,结合响应面方法获得了该局部位置交叉肋的气动和传热性能的预测公式。三组回归预测方程的预测值与数值模拟值的平均误差分别为3.7%、6.5%、4.6%,一定程度上为后续交叉肋结构的优化设计奠定了基础。     

旋进旋涡与V锥组合计量气液两相流实验研究

目的解决低渗透气田在井间串联、井口混输计量模式下,单井产气、产液量无法准确计量的技术难题。 方法基于旋进旋涡流量计和V锥流量计的单相计量原理,通过开展空气-水两相流的室内实验,分析了不同运行压力、气液比以及表观气速下单相流量计的混相计量误差变化规律。借助量纲分析法,分别建立了进动频率和压降与相关无量纲准数的关联公式,并采用室内实验数据分别进行了混相条件下的参数修正,利用两种流量计串联组合的方式,提出了一种适用于低含液率的湿气双参数组合计量模型,并采用延安气田现场的实流数据对模型计算精度进行了验证。 结果室内实验时,当湿气体积含液率小于1%时,旋进旋涡进动频率随体积含液率的升高而降低,出现“欠读”现象,而V锥流量计的计量压降随体积含液率的升高而增大,产生“过读”现象。当体积含液率大于1%时,由于气相含液量偏大,造成旋涡进动信号下降规律不明显,从而导致组合计量模型的结果可能出现失真,现场实流测试结果显示,组合计量模型的气相体积流量的平均相对误差为2.029%,液相体积流量的平均相对误差为15.066%,体积含液率的平均绝对误差为 0.059%。 结论旋进旋涡与V锥流量计的组合计量模型在气相含液量较低时,气相和液相的计量精度可满足现场生产需要,且加工设计成本较低,可以为延安气田排水采气井的气液混相计量提供技术支持。 