进口预旋对低比速离心泵无过载性能的影响

采用径向前置导叶实现预旋,将叶轮与前置导叶结合进行研究,推导了有预旋离心泵的最大轴功率及其对应流量的计算公式。分析了导叶几何参数对泵理论扬程曲线、功率曲线、理论最大流量、最大轴功率及最大轴功率对应流量的影响。利用CFD软件对几何参数不同的8组方案进行数值模拟,将模拟结果与公式计算结果进行对比。验证了公式的正确性,该公式对无过载离心泵设计具有指导作用。

基于Gottingen翼型的离心泵前置导叶预旋调节试验

运用轴流泵孤立叶片设计方法,设计了基于Gottingen翼型的前置导流叶片,并对离心泵预旋调节的基本规律及调节机理进行了试验研究。通过对比前置导叶的不同安装方式对单吸离心泵效率、功率的影响,发现单吸离心泵采用前置导叶长弦端靠近中心轴的安装方式对离心泵外特性的改善效果要优于前置导叶短弦端靠近中心轴的安装方式,而且长弦端靠近中心轴安装方式前置导叶能够有效拓宽离心泵的高效运行范围,改善其在非设计工况下的水力性能,且与无前置导叶工况相比,最高效率可提高2.3%,从而达到为离心泵增效节能的目的。

进口导叶与叶片扩压器匹配的实验研究

对扩压器进口不同安装角和进口导叶不同预旋角匹配下离心压缩机的性能进行了实验研究.研究表明:扩压器进口安装角最小值为7°时,压缩机性能对进口导叶预旋角不敏感;采用不同的扩压器进口安装角和不同进口导叶预旋角匹配调节时,压缩机所能达到的最高效率为86.0%,比单独调节进口导叶预旋角或扩压器进口安装角所能达到的效率高2%.效率提高的潜能可通过自由选择匹配的方式来加以实现.

改变进气通道结构提高离心压缩机进口导叶调节性能

改变离心压缩机的进气通道结构,以提高其进口导叶的调节性能。根据对预旋、阻力影响因素的定性分析,提出了增加导叶尾缘处当量预旋半径的改进思路。基于该思路设计了6种改进方案,并通过数值模拟对各方案的改进效果以及改进思路的合理性进行了验证。

导叶预旋对扩压器进口非定常流动的影响

使用X热线热膜技术,在设计流量下研究了3个不同进口导叶(inlet guide vanes,IGV)预旋角对叶片扩压器进口流场的影响。分析表明:集平均速度在不同预旋角下变化明显,且其在不同叶高处的变化规律不同。10%叶高处,3个预旋角下集平均绝对气流角均为负冲角;50%叶高处,?20°预旋角和0°预旋角下气流角为负冲角,但20°预旋角下在主叶片尾迹区附近出现正冲角;90%叶高处,集平均绝对气流角几乎均为负值。3个预旋角下,时间平均气流角在10%、50%和90%叶高处分别改变1.4°、2.2°和1.3°,表明预旋角对扩压器进口气流角影响较大,且对中间叶高处气流角的影响明显大于轮盘和轮盖侧;不同叶高处时间平均脉动角变化不超过0.6°,表明预旋角对脉动角影响相对较小。气流角沿叶高变化较大,推荐扩压器叶片进口缘沿轴向适当扭曲。

导叶通道当量预旋半径对离心压缩机性能的影响

为探索如何提高离心压缩机在使用可调进口导叶进行调节时的变工况性能进行了研究.通过对进口导叶预旋及其影响因素之间的关系的定性分析,定义了当量预旋半径的概念,并提出了通过增加导叶通道的当量预旋半径来提高进口导叶的流动效率,从而提高离心压缩机变工况性能的思路.为TR400单级双支撑式离心压缩机设计了几种导叶通道改进方案,并针对各改进方案使用NUMECA软件对整个压缩机内部流场进行了三维数值模拟.结果显示:在导叶翼型和轮廓基本不变的前提下,效果最显著的改进方案能使压缩机效率提高0.6%～2.1%,并在正负预旋情况下都能取得改进效果;导叶角度越大,改进效果越明显.

导叶预旋角对叶轮/扩压器相干的影响

在不同进口导叶预旋角度下,采用非定常的方法对进口导叶/叶轮/扩压器3部件之间非定常相干进行了数值模拟,并与实验结果作比较。研究了进口导叶预旋角度对叶轮及扩压器内部流动及非定常性的影响,同时探讨了3部件之间动静相干的机理。结果表明,计算结果同实验结果吻合很好。在同等流量下,进口导叶的尾流和大尺寸涡团的非定常作用使得叶轮和扩压器上的非定常性减小,其变化弧度仅在原来的1/4左右。进口导叶为负预旋时,由进口导叶尾流所带来的非定常影响比进口导叶正预旋角度下小的多,但叶轮尾流及扩压器的势反冲效应所引起的非定常效应却较正预旋角度下有所增大。

低比转数离心泵进口预旋的数值计算

为研究预旋对泵性能的影响,基于欧拉方程和斯托道拉方法,采用径向前置导叶实现预旋,以CFD软件Fluent为平台,以单级低比转数离心泵为研究对象,改变前置导叶几何参数设计3组方案,通过对3组前置导叶预旋方案进行数值模拟,从内部流场和外特性分析预旋对离心泵无过载性能的影响.结果表明:从内流场上看,预旋越强,导叶出口圆周速度越大.若不考虑边壁影响,圆周速度沿径向由内到外呈增大趋势,沿流动方向,圆周速度略有减小,与速度矩保持定理有一定的偏差.从外特性上看,通过增加预旋获得了陡降的H-Q曲线及平坦的P-Q曲线,并且效率在小流量到额定流量附近还略有提高,因此,通过预旋实现全扬程无过载是可行的.

实施煤代油方案后CO_2离心压缩机调节方法的探讨

采用增大标准流量、调节转速、进口预旋3种方法对压缩机进行调节,计算了3种调节方式CO2压缩机每段的进口冲角,讨论压缩机能否正常运行以及其运行效率,试图找出一种在节能的前提下又能使压缩机稳定运行的方法。

离心风机叶轮进口预旋的测量和分析

使用三孔探针和补偿式微压计对HW -G1型离心风机的叶轮进口流场进行了测量和分析。结果表明该离心风机叶轮进口存在预旋 ,且预旋沿周向和轴向分布都不均匀。

进口导叶预旋对扩压器内部非定常流场影响的实验

在不同的进口导叶预旋角度和方向下,采用热线风速仪对扩压器内部非定常流场进行了测量,采用锁相采样-集平均技术对热膜测量的瞬时信号进行处理,研究了进口导叶预旋角度和方向对扩压器内部非定常流场的影响.结果表明,扩压器内部大部分湍流强度均有所增加;扩压器内的非定常性受导叶尾流及大尺度涡团的非定常影响而减小,且负预旋角度下非定常性的减小程度小于正预旋角度下非定常性的减小程度;扩压器内部的非定常流动的基本频率降低.

变弯度导叶对某高负荷双级风扇气动性能的影响

为了改善某高负荷双级风扇在非设计转速出现的裕度不足和转子攻角过大的问题,研究了变弯度导叶的调节对高负荷双级风扇气动性能和内部流场的影响,对比分析了不同形式变弯度导叶和传统可调导叶的性能差异.数值模拟结果表明:80%转速时高负荷双级风扇的绝热效率随着正预旋角度增加而显著增加,预旋角度为30°时的绝热效率提高了3.5%;传统可调导叶扩稳效果较优,受到大预旋角度下大损失的限制;变弯度导叶的开缝形式、开缝位置、导叶稠度均与气动性能密切相关,具体设计需要根据高负荷双级风扇工作情况进行探讨.