Tests and numerical simulation on curved blade of super-critical adjust stage

Tests and numerical simulations of super-critical adjust stage blade were carried out and the effect of bowed blade on flow characteristics and the secondary flow were analyzed. The simulation and test results show that the adjust stage blade with aft-loading and big front-edge radius has good flow characteristics by meridian shrink. The numerical studies were carried out with software of NUMECA in order to investigate the aerodynamic characteristics of adjust stage blades,which include prototype blade(tested blade) ,positive curved blade (15°) and negative curved blade(-15°) . The simulation results show that the positive curved blade forms a negative static pressure gradient in the lower region of the cascade along the blade height and a positive static pressure gradient in the upper region. This leads to the reduction of the streamwise vortices intensity and the aerodynamic load on both sides of the blade and the endwall. Therefore,the crosswise secondary flow losses of endwall can be decreased considerably.     

Effects of circumferential configuration concerning splitter blade on the aerodynamic performance in a transonic axial fan

For a certain type of transonic axial fan, the flow field of a fan rotor with splitter blade was computed by numerical simulation, and the shape of the rotor was modified. The effects of different circumferential distributions concerning the splitter cascades upon the aerodynamic performance were investigated. The studies show that the optimum splitter cascade is not very close to the suction side of main blade. The load between the main blade and the splitter blade can be soundly distributed in terms of the adjustment of circumferential position of the splitter blade. The best aerodynamic performance can be successfully obtained according to the optimum shape of the expanding fluid channel reasonably formed by the splitter blade and the main blade.     

跨音压气机转子多目标气动优化设计

采用基于雷诺平均N-S方程的全三维流场模拟程序和基于多目标遗传算法的数值优化程序,对跨音压气机转子NASA Rotor37进行了优化设计。对所开发的三维N-S方程求解程序进行了实验验证,完善了多目标遗传算法与响应面方法相结合的具有全局寻优能力的优化程序,以总压比和绝热效率最大为设计目标,应用该优化方法对NASA Rotor37进行考虑中弧线和厚度分布的多目标气动优化设计。结果表明:在满足流量约束的条件下,绝热效率提高了0.7%,总压比提高了0.66%,并且优化设计时间大幅减小。     

超空泡航行体典型弹道特性仿真研究

针对超空泡航行体的弹道及操纵特性进行研究,建立了超空泡航行体在纵平面内的简化运动方程,编制了相应的弹道仿真程序,并对其在90 m/s左右速度区段内的典型弹道特性进行了仿真分析.仿真结果表明,通过对雷顶舵进行典型操舵控制,超空泡航行体可以在无反馈控制的情况下,实现定深直航,以及变航向、变深度等典型弹道机动,可见超空泡航行体的操纵特性良好.     

管网方法在双层壁冷却结构设计中的应用

为快捷有效地计算涡轮叶片双层壁复合冷却结构的冷却特性,将一套适用于气冷叶片换热模拟的管网耦合算法应用于所设计的双层壁内冷叶片上.结合冷却流路的一维管道网络算法以及壁面单元与对应外流场网格间的插值过程,形成HIT3D-Coolnet管网耦合程序,并参考有测量数据的涡轮叶片算例验证其模拟有效性.针对新型的双层壁冷却结构,在已有叶型的基础上初步构建3种配气方式的复合冷却方案.用HIT3D-Coolnet快速得到叶片外壁温度信息以甄选初始方案,借助全三维数值模拟分析初选方案双层壁结构内的流动特性,并据此采取措施改善初始设计.流场分析表明,导入腔内的冷却空气冲击腔壁,并在腔室空间内形成特定的旋涡结构,有效地强化了内部对流换热.在合理的冷气分配下,双层壁冷却技术可获得较好的冷却效果.     

尾缘形状对低压涡轮叶栅气动性能的影响

为减小高负荷低压涡轮叶型损失,提高低压涡轮叶栅气动性能,采用数值模拟方法研究尾缘形状对高负荷前加载低压涡轮叶栅L2F气动性能的影响.对比尾缘偏斜、增加尾缘厚度和Gurney襟翼对叶栅能量损失和流动的影响.结果表明:3种尾缘形状都能增加气流折转角,在低雷诺数时减小能量损失,在高雷诺数时增加损失,但总体上尾缘偏斜提高气动性能的效果更好.雷诺数为20 000、湍流度为3%时,尾缘偏斜能够减小16.5%叶栅能量损失,增加3.3%气流折转角.3种尾缘形状都使主流发生偏转,加速了吸力面边界层流动,抑制了流动分离,有利于减小损失;但尾缘改型增强了尾缘后流动掺混,会增加损失.     

新型风力/洋流涡轮气动及引射特性

为高效开发利用低品位风能和洋流能,采用涡扇发动机喷管引射技术,设计含有单级涡轮和波瓣引射器结构的低品位风力/洋流涡轮,给出一种波瓣引射器的参数化方法,并基于CFX软件RANS方程和k-ε湍流模型数值研究涡轮气动和引射特性.结果表明:含单级涡轮和波瓣引射器结构的低品位风力/洋流涡轮可将其转子四周流过的能量通过波瓣引射器引入涡轮后侧,通过流向涡和正交涡共同产生的抽吸作用,降低涡轮转子后侧被压,使有效做功速度增大约1.4倍,等效于提升了能量的品位.在2~6 m/s的风能和2~4 m/s的洋流能利用方面,含单级涡轮和波瓣引射器结构的风力/洋流涡轮功率曲线与来流速度成指数增长,流通能力增大32.70%~35.33%,在低速工况能量利用率可达66%~77%.     

自然超空泡航行体弹道稳定性分析

针对空化数实时变化的自然超空泡航行体的弹道稳定性问题,建立了纵平面内的简化运动方程,完成了弹道仿真程序的改进和完善,并仿真分析了其在110 m/s速度下的弹道特性.仿真结果表明,由于空化数变化使航行体受力失衡,航行体的姿态与受力互相影响,使航行体在超空泡壁面附近做规律性的振荡.     

应用γ-Reθ湍流模型模拟超声速进气道流动

为了准确预估转捩起始点位置,采用考虑转捩的γ-Reθ湍流模型,对锥体高超声速流场和平板激波/边界层干扰流场进行了验证,有效地预测了边界层转捩位置、激波/边界层干扰的复杂波系结构、分离流动以及气动加热现象,且比传统的湍流模型具有更高的可信度.设计了三压缩角和等熵压缩型面进气道流场,计算结果表明,等熵压缩型面设计具有较好的...     

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。