反弯曲扩压时栅降低二次流损失的实验研究

Detailed experimental investigation has been performed with negative curved blade compressor cascade. The cascade exit flow field, the static pressure on blade surfaces and endwalls were surveyed at five incidences, and the flow visualization was carried out at zero incidence.The experimental results show that using negative curved blade the cascade aerodynamic characteristics can be improved, the secondary loss reduced, the field of static pressure reorganized and good flow field structure established.

离心压气机叶轮弯曲母线造型及叶片弯曲减少二次流损失机理初步探讨

在离心叶轮在母线几何设计方法基础上发展了叶轮弯曲母线造型方法。使用这种方法不仅可对现有叶轮进行精确模拟，还可在设计中利用叶片弯曲控制离心叶轮槽道内二砍流动，达成减少损失的目的。使用三元粘性数值模拟技术对这一机理进行了初步探讨．

应用 TVD 格式求解 N-S 方程预测透平叶栅二次流损失

应用ＴＶＤ格式和Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ代数紊流模型求解三维Ｎ－Ｓ方程，详细模拟出了一个直列透平叶栅中二次流及其损失在叶栅通道中的产生和发展过程，并给出了叶栅损失的分布状况，其结果深刻揭示了透平叶栅二次流损失的产生发展机制。本文计算得到的叶栅损失的栅距平均值沿叶高的分布曲线与实验值吻合良好，表明格式求解精度较高。

叶轮机械中减小二次流损失有效技术研究

通过分析计算论证了３种有效减小二次流损失的措施

在分流叶片中采用正弯曲来控制二次流损失

采用CFD软件CFX -TASCflow对某 12 5MW机组的压力第 1级分流叶片做了直叶片和正弯曲计算。计算结果表明在压力第

基于二次函数的二次流损失模型研究

基于经典M-B模型,本文提出了一种以二次函数形式描述的二次流损失模型,并将其应用于某1,5级低压涡轮性能预测.结果表明:本文修正的M-B模型及经典M-B模型、A-M模型得到的级效率值与三维黏性计算结果误差分别为1.22%、2.41%、8.48%,体现了较高的预测精度;该修正模型可较好地捕捉叶栅上下端部因二次流动而导致的局部高损失区,并能较准确地计算叶栅气动参数分布。

ORC向心透平静叶栅内二次流结构和损失分析

为了改进有机工质朗肯循环(ORC)向心透平静叶栅的气动性能,对ORC向心透平内有机工质流动进行三维黏性数值模拟,分析静叶栅上下端壁和通道内各种涡系的表现形式,给出了沿轴向和径向方向的总压力损失系数分布.结果表明:静叶栅内存在压力面与吸力面之间的横向流动,但通道涡并没有形成,通道涡并不是ORC向心透平静叶栅内二次流涡流形式中的重要涡系结构;主要总压损失沿流向方向集中在静叶栅后0.4流向位置,沿叶高方向集中在上下端壁,沿周向方向则聚集在吸力面附近.

叶栅二次流旋涡结构与损失分析

采用三维粘性程序对某型动力涡轮的第一级进行了数值模拟,模拟结果捕捉到了该涡轮级叶栅的内部流的流动细节,展示了涡轮叶栅端壁和型面流动及叶栅通道内的三维流动结构.通过对叶栅中的二次流现象和流动损失机理的分析,揭示了该涡轮级叶栅通道内二次流旋涡结构(马蹄涡、通道涡、壁角涡、尾迹涡、泄漏涡等)的演变过程,以及旋涡结构对损失分布的影响.

端壁射流对高压涡轮二次流损失影响研究

为了研究端壁射流对端区二次流动的控制效果及作用机理,以GE-E3高压涡轮为研究对象,采用数值模拟的方法,在涡轮进口总温为711 K、总压为345951 Pa、出口静压为89177 Pa和动叶转速为8279 r/min的条件下,分析射流位置、角度及射流比等参数对控制效果的影响。结果表明:端壁射流能够有效组织涡轮内部三维流场,阻断二次流之间的相互掺混,削弱二次流强度;射流位置对控制效果的影响最大,在30%轴向弦长位置处,射流比为1.06%的情况下,可提高涡轮级效率约1.24%;当射流比大于0.057%时,效率随着射流比的增大而线性增加;射流角度影响射流流向分量的大小,因此随着射流角的增大,控制效果递减。

减少低压涡轮二次流损失的方法

《ASME Journel of Turbomachinery》2011年1月刊叙述了利用轮廓成形端壁的好处，以及减少低压涡轮二次流损失的一种新流动机理。近年来，广泛应用轮廓成形端壁，更深入地了解了主流二次流减少的物理现象。

减少涡轮叶栅二次流损失的非轴对称端壁成形方法

据《ASME Journel of Turbomachinery》2010年1月刊号报道,已确定一种端壁成形方法,目标是减少高负荷轴流式涡轮内的二次流损失。

汽轮机高压反动级叶栅内流动损失的数值分析

采用FLUENT软件对某300MW汽轮机高压反动级叶栅的内部流动损失进行数值分析。结果表明,随着级进汽流量的减少,同一通流部分截面内的熵函数值呈逐渐上升趋势;叶栅压力横向梯度加剧,导致端壁二次涡区影响范围增大,损失逐渐增大;动叶尾部流场紊乱程度增大,湍流动能增大;压力系数沿流动方向逐渐增大,高损失区首先在前缘部分产生。

亚音速轴流压气机转子非轴对称轮毂端壁的数值研究

修改端壁型线是减小二次流损失提高压气机性能的有效方法之一.本文针对某高亚音速压气机转子,首先利用三角函数造型法完成了非轴对称轮毂端壁造型,然后对带非轴对称端壁结构的轴流压气机内部流场进行了详细的数值模拟,数值计算所获得的总性能与试验结果符合较好,该非轴对称轮毂端壁结构的引入能使得压气机的峰值效率提高约0.3285%。详细分析了非轴对称端壁结构对压气机内部流场结构的影响,结果表明:非轴对称轮毂端壁结构的采用能够改善轮毂端壁附近载荷分布,有效地降低叶片通道的二次流流动,从而提高轴流压气机的性能。

涡轮叶栅非定常流动的PIV实验

利用激光粒子图像测速仪(PIV)测量沿叶高平面和叶栅出口速度场的整场信息.实验中,将模拟动叶的圆柱列沿周向依次移动1/4节距,进行叶高平面速度场的测量,查看圆柱尾迹对下游叶栅影响的整场情况;同时研究在不同的相对叶高下,叶片顶部和根部的二次涡会合、脱离情况.研究发现:在较小的相对叶高下叶栅出口二次涡汇合,强度较大;而在较大的相对叶高下二次涡分离.同时,当上游圆柱的相对位置变化时,叶栅流动最高效率对应着圆柱尾迹被输运到下游静叶的前缘附近,最低效率对应着圆柱尾迹被输运到下游静叶的流道中央.

附面层抽吸对大折转角矩形叶栅流场结构的影响

本文采用数值方法研究了低速条件下附面层抽吸对大折转角矩形叶栅流场的影响。计算结果表明,通过选用合理的抽吸位置及抽吸方式的组合,附面层抽吸能较好地控制叶栅内的大尺度的叶片表面分离流动,但对二次流损失的改善效果并不明显。

低负荷弯叶栅流谱结构与气动性能的实验研究

在一套典型的低负荷矩形涡轮静叶栅中开展弯叶片影响叶栅内部流谱结构与气动性能的实验研究。利用微型5孔探针分别对6套叶栅的进出口流场进行详细测量,并在叶栅表面和端壁进行油流显示实验。从定性和定量的角度考察了叶片弯曲对壁面流谱拓扑结构、出口涡量、出气角及二次流损失分布的影响,总结了弯叶片影响边界层迁移与二次流损失发展的规律。

针对轴流压气机的非轴对称端壁造型优化设计

针对某轴流压气机构建了一种新的非轴对称端壁造型,该造型可通过抑制角区分离来达到减小通道内二次流损失的目的。首先,在设计工况下,针对基准叶栅建立非轴对称端壁的自动优化设计方法。然后,在设计和非设计工况下,用NUMECA/Fine turbo模块分别对基准叶栅和优化叶栅进行定常流场计算。结果表明,两种工况下,优化叶栅有效抑制了角区分离,原因为非轴对称端壁造型改变了通道内的涡系结构;优化叶栅出口截面总压损失系数显著降低,叶栅出口气流角更加均匀和平衡。

跨音速轴流压气机转子非轴对称端壁成型的数值研究

利用商用软件NUMECA对跨音速轴流压气机转子Rotor67进行了数值模拟,对流场进行分析后发现端壁区二次流损失为该转子损失的主要来源。利用三角函数造型法对Rotor67转子端壁进行了非轴对称造型,并对造型后的转子内部流场进行了数值模拟,对模拟后的流场结果分析表明:采用非轴对称端壁可有效减小通道涡强度与范围,从而降低了叶栅二次流损失,使得压气机效率提高。

运行水头对超低水头两叶片贯流式水轮机空化性能的影响研究

空化通常伴随着振动、噪声、材料损坏,不仅侵蚀流道,还会引起流道堵塞和剧烈的压力振动。对空化位置的准确识别可以有助于预防空蚀破坏,确保机组安全稳定运行。文中建立了超低水头两叶片贯流式水轮机组全流道模型,采用Rayleigh-Plesset模型和SST湍流模型对最小水头、额定水头、极限高水头工况进行了水-水蒸气两相流定常数值模拟计算,探究了不同水头下的空化特性曲线,叶片表面压力分布,扰流区水力损失,以及叶片表面空化位置分布情况。得到的主要结论如下:机组在额定水头和最小水头工况下几乎不会产生空蚀破坏,但在4.25~4.3m水头段内运行极易遭受空蚀破坏。受离心力和叶片形状的影响,空化最容易发生的部位是叶片吸力面靠近轮毂处,当转轮室内发生空化后,主流流态明显变差,流动分离、二次流、漩涡等不良流态都在扰流区域出现,增加了水力损失。在空化系数较小时(2≤σ≤3.5),附着在叶片吸力面的空化形态主要为片状空化及其尾部的类云状空化,类云状空泡的破裂溃灭会对叶片表面造成损伤。该研究能够为两叶片转轮的设计制造、空蚀防护、运行范围选取提供一定的理论参考。

子午流道对调节级气动性能影响的三维数值研究

文章采用商业CFD软件Numeca分析技术,分析了不同相对叶高下汽轮机调节级喷嘴采用外端壁收缩后的气动性能和平直外端壁调节级的气动性能。计算结果表明:不同高度收缩比对调节级气动性有一定的影响,对本调节级最佳高度收缩比为0.35;外端壁子午收缩能够有效减小顶部二次流损失,但根部区域二次流损失有所增加;对于相对叶高较小的调节级,采用外端壁子午收缩后调节级效率有一定提升,并且相对叶高越小,调节级效率提升幅度越明显;而相对叶高大于1.0的调节级,采用外端壁子午收缩后调节级效率反而略有下降。