叶片前缘两相流冲击冷却的耦合数值模拟

为了更好地强化叶片前缘的换热,对叶片前缘进行两相流强化冲击冷却的耦合数值模拟研究。利用水滴/蒸汽冲击曲面冷却系统进行数值模拟程序的校核。在此基础上,利用欧拉-拉格朗日颗粒追踪方法对叶片前缘的两相流冲击冷却进行耦合数值研究。研究了水滴加湿量、水滴直径和水滴与壁面的作用边界条件对换热性能的影响。结果表明当加湿量从3%增加到8%时,最大的平均传热增强系数从1.671增加到4.913;水滴直径从5μm增加到20μm时,最大的平均传热增强系数从2.128降低到1.164;反弹和反弹+破碎边界条件预测的传热效果好于粘附和粘附+破碎边界条件。

工程结构有限元实践类课程教学改革探索研究

在新工科及“双一流”建设的背景下,课程组针对工程结构有限元实践类专业课程中存在的不足,重新规划课程的教学内容、教学模式及教学方法,提出精细化教学内容,加强实践与理论的结合紧密度;强调以工程应用为导向,结合探讨交流模式,有效实施“实用创新”教学;优化教学方式,融入专业性强的实例题目,激发学生的专业兴趣与主观能动性,以期培养出具备分析解决工程实际问题能力和创新意识,满足社会需要的综合技术型人才。

吸雨对轴流压气机压缩失稳机制的影响研究

针对航空发动机吸雨对压气机运行稳定性的负面影响,以单级轴流压气机为研究对象,基于欧拉-拉格朗日两相流方法研究了吸雨前后压气机失稳演化过程及差异性,揭示了吸雨对压气机失稳机制的影响。结果表明,对于本文所选压气机,其在干、湿工况下的失稳均是由转子附面层分离产生的径向窜流堆积在叶顶,并形成正反馈不断加速叶顶区域低速区的发展和融合,最终在动静叶通道形成大范围堵塞区而导致的。吸雨后动静叶吸力面侧流动分离现象加剧,压气机通道内会过早地出现大尺度分离涡和回流涡,促使压气机失稳过程以更快的速度发展,在1.5T,2T,3T和4T时刻(T为转子转动周期),动叶出口阻塞程度较干工况加深了86.25%,98.27%,11.22%和3.07%,而静叶出口阻塞程度较干工况加深了99.74%,80.79%,23.06%和0.27%。通过比较干湿工况失稳过程的差异性可知,吸雨不会从根本上改变压气机的压缩失稳机制,仅影响其失稳过程发展速度。

可控涡设计高负荷涡轮二次流旋涡结构及损失分析

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达吸力面之后并没有消失,而是和压力面分支相交,并一起向下游发展,其位置始终处于压力面分支下侧,紧贴吸力面端部附近,并没有发生相互缠绕作用。受动叶栅通道内强横向压力梯度作用,端壁附面层从压力面侧直接被推向了吸力面侧,所形成的通道涡没有发生强烈的旋涡运动,位置始终限制在叶栅吸力面端壁附近的狭长区域内,呈片状涡结构。低能流体继续向吸力面角隅内运动和堆积,并向展向扩展,与主流发生强烈的掺混作用,损失急剧增加。因此,提高高负荷涡轮级效率的关键在于提高动叶性能。

跨音速级压气机湿压缩数值研究

湿压缩技术是能够提高燃气轮机性能的一种经济有效的手段。文中采用CFX软件,选择k-湍流模型,利用安托万方程求蒸汽饱和压力,对跨音速一级NASAStage35进行进口加湿湿压缩数值模拟研究。模拟结果表明,当此跨音速压气机运行在靠近失速边界的一段范围内,湿压缩可使其性能提高,而对于靠近阻塞边界的一段范围内,湿压缩却降低了压气机各个性能参数;当压气机运行在设计工况时,在进口喷入较小颗粒尺寸的水滴可降低比压缩功、提高压比及流量并缩小激波后低能流动区域,而在进口喷入较大颗粒尺寸水滴却降低了压气机各性能参数,整个流场也并无改善。

失速点上湿压缩对于跨音速压气机转子性能的影响(英文)

In order to study the effects of wet compression on a transonic compressor,a full 3-D steady numerical simulation was carried out under varying conditions.Different injected water flow rates and droplet diameters were considered.The effect of wet compression on the shock,separated flow,pressure ratio,and efficiency was investigated.Additionally,the effect of wet compression on the tip clearance when the compressor runs in the near-stall and stall situations was emphasized.Analysis of the results shows that the range of stable operation is extended,and that the pressure ratio and inlet air flow rate are also increased at the near-stall point.In addition,it seems that there is an optimum size of the droplet diameter.

多级压气机近失速工况湿压缩数值研究

湿压缩技术是目前能够提高燃机功率及效率的一种经济有效的手段。本文利用CFX软件平台,选择k-ε湍流模型,利用安托万方程求蒸气饱和压力,选用CAB气动力二次破碎模型,对某八级亚声速压气机的近失速工况进行进口加湿湿压缩三维数值模拟研究。模拟结果表明,进口湿压缩降低了此八级亚声速压气机的气流温度及比压缩功,很大程度上提高了压比及流量;明显缩小了第八级动叶的低能流动区域并抑制了静叶中吸力面大范围的分离流动,提高了此多级压气机的通流能力,使其退出近失速工况。

不同吞雨形式下压气机特性数值模拟

为研究不同吞雨条件下雨滴的运动形式以及各级压气机的性能变化特点,以某三级压气机为研究对象,使用CFX软件进行数值模拟,选择k-ε湍流模型,针对压气机干压缩、整周均匀吞雨和周向非均匀吞雨3种不同工况,对比分析雨水对压气机流场和性能的影响机理。结果表明:雨滴和空气之间的粘性力引起的额外流动损失以及雨滴的蒸发效果在各级压气机内存在差异,雨水在进口局部区域浓度较大将导致流场沿周向分布不均匀;相比于均匀吞雨,多级压气机非均匀吞雨工况下整机性能下降幅度增大,稳定工作范围进一步减小;雨滴的蒸发强度沿流动方向逐渐增大,因此前两级工作特性变化情况与整机较为一致,而第3级在部分工况点的效率略有升高。

多级轴流压气机吸雨性能变化的数值研究

为了研究吸雨对轴流压气机性能和稳定性的影响,以某型三级轴流压气机为研究对象,利用CFD软件针对不同吸雨量及雨滴颗粒直径进行了两相流数值模拟。研究结果发现:雨水的吸入会不同程度地降低压气机的总压比、总温比及效率等性能参数,在相同吸雨量的情况下雨滴颗粒的直径变化对压气机性能影响较小,而性能的恶化程度会随着吸雨量的增大而大幅度增大;雨水的吸入会影响压气机的气动参数,影响各级间的性能匹配,雨水的吸入会不同程度上改变各级的进口气流角,对后两级的影响较大;雨水吸入使动叶叶根处的反动度变小,叶顶处的反动度变大,从而改变各级间动静叶的负荷分配,降低压气机的效率。