逆布雷顿循环制冷向心涡轮设计方法研究

本文提出了一种逆布雷顿循环制冷向心涡轮一维设计方法,该方法结合经验关系式先开展气动热力参数设计,再通过流量、动量及能量守恒方程推算涡轮子午面几何参数。基于该方法设计了某逆布雷顿循环空气制冷系统向心涡轮,并利用数值模拟方法考核了该涡轮的总体性能。结果表明,设计压比3.97下,涡轮流量比设计指标高约3.0%,效率高于设计指标2.4个百分点,涡轮性能满足系统指标需求。基于仿真模拟结果验证了该制冷涡轮设计方法的有效性与准确性。

高性能高负荷轴流压气机设计参数选取分析

高负荷压气机设计参数的选择由于超出了常规负荷压气机设计参数的选择区间,有必要进行系统的分析以确定其关键气动和叶片几何造型参数的选取原则,从而保证其综合性能能够达到较优的状态。本文首先通过数值模拟方法,建立了基于CDA叶型的覆盖高负荷压气机叶型设计参数选择区间的数值数据库,发展了一套高负荷压气机叶型的损失评估模型,并建立了针对高负荷压气机设计参数合理化选取的低维分析方法。在此基础之上,分析了不同负荷水平的压气机基元级关键气动和叶型造型几何参数对基元级性能的影响。重点分析了在确定级负荷水平下,基元级进口预旋、反力度和叶片稠度选择对压气机效率和裕度的影响,并以此为依据初步确定了这些参数在高负荷压气机设计时的合理化选择区间。研究表明,对于超高负荷设计的压气机基元级,静子的设计难度更高,对压气机效率和稳定性的影响更为明显。

轴流压气机串列叶片损失模型发展

考虑到串列叶片具有比常规叶片更多的设计自由度,于是为建立一个包含主要设计参数的串列叶片性能评估模型,本文发展了一套串列叶片损失低维评估方法。首先利用数值模拟方法确定了串列叶片的主要损失来源,并定量分析了不同损失来源占总损失的比重,发现前叶尾迹损失不可忽略。在此基础上,建立了计及前叶尾迹损失的串列叶片损失模型并与数值结果进行了校核。结果表明,前叶尾迹损失是型面损失的重要部分并且损失模型能够较好地预测串列叶片不同损失来源。因此,发展的模型可以作为串列叶片性能评估以及参数化设计的重要工具。