54 mm涡轮钻具三维叶片造型设计与研究

针对涡轮转子不同半径圆柱层液体圆周速度不同,导致的液体与转子叶片产生冲击产生的水力损失问题,利用多截面造型方法建立了一种三维叶片涡轮。基于实际工况中从第二级涡轮开始,定子入口的流速是上一级涡轮转子出口流速,速度方向并不垂直于定子入口面这一情况,对现有的涡轮流道模型进行修正,建立了多级流道模型。通过数值模拟方法,对多级涡轮流道模型进行流场分析,得到中间一级涡轮的相关性能参数的特性曲线。研究结果表明:三维叶片涡轮压降更低,单幅涡轮压降减少约为12%;在最佳工况点处,三维叶片涡轮效率达到了60.25%,比直叶片涡轮高出约10%。考虑径向间隙对涡轮性能的影响,建立了相对应的流道模型,验证了方案的可行性。研究结果对涡轮叶片的设计和多级涡轮流场分析具有一定的指导意义。

正反问题数值解法相结合三维叶片的优化设计

本文讨论了叶轮机械中三维叶片的优化方法，并利用二维正反问题程序和三维Ｎ－Ｓ正问题程序作为工具，将二维叶型的改型与三维叶片的周向弯曲两种优化设计技术相结合，对工程应用中—实际叶片进行了改型优化。数值分析表明，取得了较好的优化效果。

弯扭掠三维叶片综合流型与流场结构优化的设计思想及应用——弯扭掠叶片设计体系与设计思想研究之二

重点研究了弯扭掠三维叶片的设计思想与应用,讨论了弯、扭、掠之间和弯、扭、掠与回转面之间互相匹配的原则。透平级的气动设计是多参数、多流型的综合优化的过程,在三维叶片设计中,必须认真研究弯。扭、掠、转与回转面之间的关系,认真研究流场结构的优化。讨论了l/b比较小的跨声速高压燃气涡轮静叶采用弯掠的匹配的规律,并介绍了扭掠叶片的设计体系与设计思想的应用。

多级蒸汽透平三维叶片设计

应用多级三维可压流场计算程序对某机组低压叶片进行了三维设计 ,通过三维设计 ,级效率比常规设计提高了 1%以上。

基于控制速度分布的离心鼓风机三维叶片优化设计方法研究

本文对离心鼓风机三维叶片优化设计进行了研究,采用控制叶轮流道内的相对速度分布的三维叶片优化设计方法,通过控制流道内沿流线方向的相对速度分布,控制叶轮流道内的边界层增长与分离、二次流、分层效应等流动效应。在优化判据方面采用考虑旋转和曲率效应的边界层计算方法,根据不同的相对速度分布计算边界层发展状况作为优化判据。基于MATLAB编写了优化设计程序设计出一种离心鼓风机的三维优化叶片,通过CFD数值模拟分析和对比证明该优化方法实现了优化设计的目的。

小尺寸涡轮钻具三维叶片的设计研究

在涡轮钻具叶片的设计中,由于三维叶片能够更真实地反映涡轮内部流体流动的规律,提出了一种三维叶片的设计思路。通过等环量扭曲设计方法计算出各截面的设计参数,利用线性积叠规律连接各截面进行建模。最后通过数值模拟的方法对直列叶片和三维叶片的水力性能进行对比分析。结果显示,三维叶片在一定循环流量的条件下水力性能有明显的提升,对实际工程应用有一定的指导意义。

三维叶片钛合金叶轮的以铸代焊

本文总结了三维叶片钛合金叶轮铸型的设计方法,选择了较为合理的浇注系统,生产出了优质的铸件。实践证明,该类叶轮可以用铸造代替焊接来获得,其机加工费用和原材料消耗都大为减少。

高进口马赫数径向扩压器三维叶片设计

以某组合压气机的高进口马赫数径向扩压器为研究对象,调整中弧线分布和展向积叠方式,实现了径向扩压器三维叶片设计,提升了组合压气机的气动性能。数值计算表明,与直叶片方案相比,三维叶片方案的堵点流量基本不变、设计点恢复系数提高1.1%,峰值恢复系数提高0.4%;轴流离心组合压气机的峰值效率提升0.2%,喘振裕度由15.8%提升至17.3%。与直叶片方案相比,三维叶片方案更能适应离心叶轮出口流场;根部迎角增大和尖部迎角减小;根部叶盆前缘由于负迎角导致的局部高马赫数区域得到消除,叶盆侧通道内的分离范围明显减小;叶中和叶尖部位的尾迹得到改善;径向扩压器进口马赫数的均匀性得到提高。本文为进一步提高扩压器的性能提供设计参考。

全三维叶片技术在25MW机组的应用

介绍克拉玛依电厂25MW机组通流部分进行全三维叶片技术改造的经验。通过将普通汽轮机转子及叶片更换为弯扭联合成型的全三维叶片，同时更换了隔板，汽封的办法。实现了机组经济效益的提高。

三维叶片设计技术在现代压气机中的应用

三维(3D)叶片设计技术的应用使得压气机的负荷和效率水平跨上了一个新台阶,先进高负荷、高性能轴流压气机设计已全面进入了多级全三维造型阶段。随着压气机级负荷的逐步提高,叶片通道内强逆压梯度作用下的边界层流动及其他二次流会造成流动损失急剧增加,导致压气机效率降低;同时增厚的边界层对流道的堵塞可能会造成流动分离,导致压气机失速或者喘振。

第三代三维叶片技术思路分析

叶轮机已历经两代三维叶片发展:分别强调"基元叶型"和"掠弯积叠",较为有效地解决了基元叶栅负荷能力和展向势流匹配两大问题。那么,接下来三维叶片还能按何种技术思路继续发展?围绕该问题,本文首先简要回顾了叶轮机三维叶片技术发展历史及其对应解决的流动问题,然后分析了端区主要流动结构,指出组织好端区复杂流动是三维叶片进一步发展的出发点,并提出以叶片/端壁融合、前缘边条叶片为主要特征的第三代三维叶片技术思路.

基于自由曲面变形方法的离心泵三维叶片反问题方法

针对传统离心泵三维扭曲叶片反问题难以实现,提出了基于自由曲面变形的离心泵三维扭曲叶片反问题方法。将叶片工作面与背面的压力之差作为叶片载荷,依据设计叶片实际载荷与目标载荷间的差值来驱动叶片的变形,依次对叶片前、后盖板流线型线进行变形控制。提出了依据前、后盖板流线型线及叶片进出口边形状对叶片各轴面截线形状进行控制的策略。算例的计算结果表明,通过所提出的反问题方法得到的叶片型线与目标叶型吻合程度较好,在设计工况点及非设计工况点的效率偏差均在0.6%以内,能够较快速、准确地实现离心泵三维扭曲叶片的反问题设计。该研究为离心泵三维扭曲叶片的反问题方法提供了参考。

轴流压气机三维叶片角区失速预测Ⅰ:模型、准则与验证

角区失速预测始终是轴流压气机设计面临的难题之一,尤其当代先进三维弯掠叶片应用使得在设计阶段准确预测角区失速更加困难。探究问题根源,即便目前最成功的Lei预测模型与准则,虽然其综合考虑了逆压梯度和横向二次流影响,但仍因未考虑角区二面角下附面层交汇因素而失效于弯掠叶片角区失速预测。鉴于此,本文采用不同正多边形(包括圆)截面扩张管道计算模型,研究构建了量化表征不同二面角、不同逆压梯度环境下交汇附面层发展状态的Ψ因子,并综合考虑二次流影响建立了预测三维叶片角区失速的DJ因子,然后以NACA65系列叶栅为案例,采用数值模拟方法建立了叶栅性能数据库,据此形成了DJ因子角区分离预测准则。最后,基于国内外公开文献中叶栅、叶片试验结果对DJ准则进行了检验,并分析了DJ因子应用中需要注意的一些问题。

发动机叶片流道内辐射换热的数值计算

应用贴体坐标系下辐射传递方程的离散坐标法 ,数值模拟了三维叶片流道内的辐射换热 ,计算了进口燃气总温分别为 16 73K和 2 193K时 ,发动机叶片流道内燃气对发动机机匣、轮毂和叶片的入射辐射热流密度。数值模拟表明 ,当进口燃气总温增加 2 9 9%时 ,入射辐射热流密度将增加 188%～ 2 12 % ,与直角坐标系下有限体积法的计算结果比较 。

水力机械转轮叶片建模技术研究

为提高水力机械转轮叶片设计与加工的准确性,针对传统工程图中采用二维木模图表示的叶片与生产实体存在不一致且不能满足数字化设计与制造的要求,基于目前广泛应用的三维造型软件及造型方法的比较分析,提出了转轮叶片的变量技术造型方法。通过设计实例得到了木模图表示的真实准确的三维叶片,表明变量化造型技术的应用及水力机械转轮叶片数字化建模可明显提高叶片实体精度,为水力机械CAM实现、内部流场的数值模拟及性能预测提供了实际应用参考价值。

扇形叶栅通道中密度比和流量比对叶片表面全气膜冷却特性的影响

为了研究扇形通道中真实弯扭导向叶片全气膜冷却特性,采用压敏漆(PSP)测试技术实验测量了叶片全气膜冷却效率,获得了不同密度比(1.0,1.5)和质量流量比(9.71%,11.64%,12.47%)对叶片全气膜冷却效率的影响规律。结果表明:密度比1.0条件下,随着流量比增加,叶片压力面侧气膜冷却效率逐渐增加,叶片吸力面侧靠近前缘区域气膜孔下游的冷却效率减小;密度比增加可以使叶片整体气膜冷却效率提高,其中压力面前侧靠近前缘区域的冷却效率提高最为明显,最多提高了182%;密度比1.5条件下,增加流量比仅会使得压力面侧中弦区域的气膜冷却效率小幅度增加。

多级轴流压气机末级静子叶片串列改型方法及流动机理研究

针对多级轴流压气机末级静子叶片转折角大、角区分离严重、流动损失显著的问题,以某工业用6.5级轴流压气机末级静子为主要研究对象,提出了一种三维串列叶片几何参数化建模方法,能够实现对串列参数沿叶高分布规律、叶片弯掠等三维特征的灵活控制,以支持单列叶片向串列叶片的改型设计,并结合数值计算方法,开展了末级串列静子改型设计对压气机气动性能及内部流场的影响研究。结果表明:对6.5级轴流压气机,末级静子叶片由单列改为串列后,6.5级压气机设计工况绝热效率提高了0.965%,稳定工况范围有所拓宽;串列叶片缝隙区射流的流动局部加速作用能够抑制角区分离的周向和径向发展;相比机匣附近,轮毂附近串列参数的变化对压气机气动性能的影响更为显著,且周向交错度较轴向重叠度的影响更大。研究成果对多级环境下压气机三维串列叶片设计具有参考价值。

大型混流式叶片的多轴联动数控加工编程技术

转轮叶片是水轮机能量转换的关键部件,也是最难加工的零件。目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法,多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节。本文介绍了混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到的转轮叶片三维造型、刀位轨迹计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。

高比速离心泵叶轮扭曲叶片加工研究

本文研究了闭式叶轮三元扭曲叶片的数控加工工艺方案、计算机仿真加工与编程，进一步论述了 叶轮的三维造型、仿真、模拟加工、后置处理及应用中的一些技术问题。