压气机叶栅壁面拓扑和二次流结构分析

本文从涡动力学原理出发，根据实验测量和流场显示结果，对压气机平面叶机的壁面拓扑和叶栅二次流结构进行了研究．由叶栅壁面拓扑分析和二次流结构可知，叶栅的通道涡较强，出口集中脱落涡和角区分离泡的存在，造成了叶栅两端区较高的二次流损失，并且随叶栅来流冲角的提高，旋涡出现破裂，二次流损失进一步提高．

Eckardt叶轮二次流与射流尾迹结构研究

通过对Eckardt离心叶轮数值计算与实验结果的对比,分析半开式离心叶轮内部二次流的形成机理与分布,建立基本的半开式离心叶轮内部三维二次流模型;基于该二次流模型,对射流尾迹结构的特点与形成机理进行了详细的分析和说明。

叶根几何参数和来流参数对叶片端壁传热影响的研究

针对典型燃气透平Pack-B叶片,建立了叶片端壁传热特性的数值模型。在验证了数值模型的基础上,研究了叶根几何参数和来流参数对叶片端壁传热特性的影响。结果表明:随着叶根倒角半径的增大,叶片端壁前缘区域的传热减弱,而端壁尾缘区域的传热增强;随着叶根倒角最小角度的增大,端壁前缘区域传热略有增强,而端壁尾缘区域的传热有所减弱;来流湍流度为1%时,由于端壁区域二次流结构发生显著变化,使得其端壁前缘区域和中部区域的传热明显高于湍流度为4%、6%和10%的情况,而其他区域的传热随着来流湍流度的提高而增强;随着来流雷诺数的增大,整个端壁的传热均增强。

离心压气机流场的计算研究

针对一款典型的高压比离心压气机SRV2,采用NUMECA软件,计算其内部的流场情况,并对这些流动状态进行研究。研究表明,离心压气机中主要存在3种二次流结构,这些二次流相互作用,形成了离心压气机中常见的射流尾迹结构。该研究对于改进离心压气机设计、提高其性能具有重要意义。

跨声速转子机匣孔式非定常抽吸扩稳机理研究

为了研究跨声速转子机匣孔式非定常抽吸的扩稳机理,以Rotor 37为研究对象,针对机匣孔式抽吸方案进行了非定常数值对比研究,探讨了抽吸前后转子总性能和失速裕度的变化规律,详细分析了近失速工况下转子的三维流场结构,建立了相应的动叶通道内涡结构模型;此外,进一步分析了非定常抽吸对叶尖流场非定常特性的影响。结果表明:采用机匣孔式抽吸可实现对叶尖泄漏流的有效控制,在保证转子效率的同时,将近失速工况的转子压比提升2.1%,失速裕度提升6.86%;非定常抽吸使得近失速工况下叶尖泄漏涡的尺寸明显减小,改善了叶尖区域流场的非定常特性,缓解了流场内的二次流流动堵塞,提升了转子叶尖流场的稳定性。

正弦派生曲线弯道水流结构特征实验研究

探究窄深型弯曲河段三维水流结构,使用声学多普勒流速仪(ADV)对正弦派生弯道水槽中40个断面12160个测点三维水流数据进行加密测量研究,研究结果表明:弯曲岸壁形态改变了水流结构特征,曲率为0断面附近区域为水流动力轴线在左右两岸摆动的过渡区;在左右两岸侧,纵向流速沿程波动分布,波动周期相同相位相差180°,且在凹岸处存在小流速区;各断面存在中心区近底主环流和近岸近水面反向小环流,部分断面近岸近底还出现与中心环流同向的小环流,环流强度最小值出现在各弯段弯顶附近。实验数据可为连续多个弯道数值模拟提供数据验证参考。

热斑旋流对燃气透平高压静叶的影响研究

为了揭示热斑和旋流对燃气透平高压静叶的影响机制,本文运用自主开发的有限体积求解器,对LISA一级半透平受到正对通道中心的热斑旋流影响进行了数值计算研究。本文详细阐述了热斑和旋流在叶片通道内的流动过程,研究了其对燃气透平高压级静叶的温度分布、叶片表面压力分布的复杂影响以及热斑旋流通过静叶通道时热斑形态变化和通道内涡系结构变化。

Influences of Incidence Angle on 2D-Flow and Secondary Flow Structure in Ultra-Highly Loaded Turbine Cascade

An increase of turbine blade loading can reduce the numbers of blade and stage of gas turbines. However, an increase of blade loading makes the secondary flow much stronger because of the steep pitch-wise pressure gradient in the cascade passage, and consequently deteriorates the turbine efficiency. In this study, the computations were performed for the flow in an ultra-highly loaded turbine cascade with high turning angle in order to clarify the effects of the incidence angle on the two dimensional flow and the secondary flow in the cascade passage, which cause the profile loss and the secondary loss, respectively. The computed results showed good agreement with the experimental surface oil flow visualizations and the blade surface static pressure at mid-span of the blade. The profile loss was strongly increased by the increase of incidence angle especially in the positive range. Moreover, the positive incidences not only strengthened the horseshoe vortex and the passage vortex but also induced a new vortex on the end-wall. Moreover, the newly formed vortex influenced the formation of the pressure side leg of horseshoe vortex.