分流叶片前缘掠对微小型离心压气机气动性能影响

为了研究分流叶片前缘掠角对微小型离心叶轮流场及气动性能的影响,应用数值模拟及理论分析,对一带有分流叶片的离心叶轮进行了研究。结果表明:分流叶片前缘后掠增强离心叶轮气动性能的机制,一方面为分流叶片对主叶片泄漏涡的分流效应,以及分流叶片攻角增大致使其吸力面高速低压气流对主叶片泄漏涡的引射效应;另一方面,随分流叶片前掠角度增大,其肩部的膨胀及压缩效应增强,对主叶片压力面气动干扰增强,使主叶片压力面负荷降低,当分流叶片后掠角度增大时,气流相对分流叶片前缘攻角变大使分流叶片气动负荷变大,另外,攻角变大导致分流叶片吸力面气流加速、流线弯曲变大,气动负荷增大。在进行分流叶片设计时,权衡结构重量、气动性能等因素,建议分流叶片前缘后掠角取值在8°~16°。

混合型前缘掠对离心压气机气动性能的影响

对带有叶片前缘混合掠的跨音速离心压气机流场进行了数值模拟研究.结果表明:叶片前缘混合前掠能够有效提高压气机流通能力,拓展失速裕度,推迟压气机失稳,使压气机工作裕度得到明显提升,而叶片前缘混合后掠则减少失速裕度,使压气机工作裕度下降,易发生失稳;叶片前缘混合前掠可以有效减弱叶轮通道内部激波强度,而前缘混合后掠会使通道内激波强度增强,造成一定的激波损失;虽然二者均可以改善通道下游分流叶片两侧低能流团的分布情况,但叶片前缘混合前掠改善作用更好;叶片前缘混合掠对压气机内部二次流的影响主要集中在叶片前缘附近,对叶轮出口附近二次流影响不大.通过对不同前缘混合掠结果对比分析,叶片前缘混合前掠在提高压气机流通能力、工作裕度以及改善内部气流流动情况具有明显的优势.

叶片前缘前掠对离心压气机性能的影响

为了研究叶片前缘倾掠对离心压气机性能及稳定工况范围的影响,在叶片前缘处沿子午面弦长方向进行前缘前掠,前掠角分别为5°,10°和15°,实现了3种不同前掠角的叶片前缘前掠叶形。仿真后处理分析表明:前缘前掠叶形可提高压气机最高等熵效率和压比,并且可提高其流量范围;在前缘前掠的基础上进行自由掠叶形设计,自由掠叶形表现出更高的等熵效率和压比,且自由掠叶形可降低叶轮进口处的激波强度,减少激波损失。经过台架试验验证后发现,自由掠叶形与无掠叶形相比等熵效率和压比均得到有效提升,且流量范围也得到了提升。

分流叶片前缘掠对跨音速离心压气机气动性能的影响

对不同分流叶片前缘掠角(-20°~20°)的跨音速离心压气机流场进行了数值模拟研究,结果表明:分流叶片掠几乎不改变压气机的堵塞流量,前掠有扩展压气机工作范围、增加失速裕度的趋势,同时使性能提高,分流叶片前掠10°性能最佳,在最高效率点效率提高0.77%,压比提升0.91%;与原压气机相比,后掠性能有所下降。分流叶片掠对主叶片的影响集中在其叶片中部,对前端低能流体的径向迁移改善效果不明显;前掠使主叶片中部压差减小,减弱了通道中横向的压力梯度,减小间隙泄漏损失,后掠使泄漏损失增加;分流叶片掠对主叶片吸力面的斜激波影响甚微,对通道中部及其两侧的低能流体作用较明显,前掠抑制了压力面侧低能流团的发展,更好地改善了通道中部的分离流动,后掠使低能流团向分流叶片前积聚,流动损失增加。

前缘弯掠风扇叶尖涡的数值分析与PIV实验

本文采用三维Navier-stokes方程、κ-ε两方程湍流模型和SIMPLE算法,对空调用前缘弯掠开式斜流风扇转子叶尖涡的三维流动特性进行了数值分析与PIV实验测量。结果表明:沿子午面流动的主气流与从叶顶外侧吸入的气流之间的卷吸作用导致在吸力面叶顶区域产生了叶尖涡。叶尖涡从25％叶顶弦长位置到50％弦长位置不断发展,同时沿吸力面向下游移动;叶尖涡随后逐渐向压力面移动;叶尖涡从75％叶顶弦长位置至转子下游逐渐耗散,沿着一条与叶轮旋向相反的斜线向转子下游发展,大致持续到转子下游65％叶顶弦长位置。计算结果和PIV的实测结果吻合,表明用 CFD工具可以预测流场,同时为前缘弯掠开式斜流转子在大型中央空调室外机上的应用和风机系统的优化设计及其降噪提供了重要的内流数据。

风扇转子前缘曲线相对掠对性能的影响

本文从叶片前缘曲线掠的形式入手,采用适合叶轮机械内三维流动特点的相对掠概念,把叶片前缘曲线相对掠应用到设计中,探讨叶片前缘曲线相对掠(包括相对前掠、相对无掠和相对后掠)对通道激波的方位、强度的影响,以及由此造成的对风扇性能的影响,并进行了数值模拟,从得到的结果可以看出转子前缘曲线对风扇/压气机的性能影响非常明显。

叶片前缘后掠对离心压气机性能的影响

设计了两个带楔形扩压器的离心压气机,一个为叶片前缘后掠,另一个为叶片前缘不掠式普通叶轮.分别对这两个离心压气机进行内部流场数值计算,比较了这两种压气机性能的差别,分析了前缘后掠对离心压气机的性能及内部二次流的影响.比较了19个扩压器叶片压气机与23个扩压器叶片压气机性能的差别.结果表明,叶片前缘后掠使压气机喘振裕度减小;在叶轮进口附近区域,两种叶轮二次流涡系有一定差别.

前缘后掠式栅格翼升阻特性研究

栅格翼阻力大的缺点一直是需要解决的问题,前期研究显示,栅格翼翼面后掠能有效减小超声速阶段的波阻。本文采用数值计算的方法,对栅格翼前缘不同后掠方式、后掠角度及前缘后掠贴体型栅格翼进行了分析研究,数值结果显示栅格翼前缘后掠能有效减小波阻,其中栅格格间交接点为尖点的后掠方式减阻效果更好;栅格翼前缘后掠角度对其升力特性的影响较大,主要体现于对栅格内部气流壅塞现象的改善方面;和背风面为平面的栅格翼相比较,前缘后掠贴体型栅格翼的升阻特性表现更优。

前缘弯掠(扭)斜流转子叶尖脱落涡的PIV研究

应用PIV技术测量了一开式前缘弯掠 (扭 )斜流转子的叶尖脱落涡的结构及其发展演化趋势 .测量结果表明 ,叶尖脱落涡产生于叶片顶部区域 ,沿着一条与转子旋转方向相反的斜线向下游发展 .叶尖脱落涡的强度随叶轮转速的提高而增强 ,随背压的提高而减弱 ,当背压增加到一定程度时 ,叶尖脱落涡消失 .实验结果为前缘弯掠 (扭 )

前缘弯掠斜流转子叶顶间隙流动特性数值分析

本文对前缘弯掠斜流转子叶顶间隙内的流动特性进行了数值分析。结果表明:叶顶间隙气流与主流发生卷吸而生成泄漏涡。泄漏涡作用的区域具有较低的压力分布。在叶片通道内,泄漏涡沿着与转子旋向相反的方向朝相邻叶片的压力面移动。大间隙时的泄漏涡比小间隙时强烈。低流量时泄漏涡的作用区域比高流量时大。在各种流量特性下,叶顶尾缘近吸力面区域都存在着二次间隙流。

具有前缘前掠叶片的跨音速离心压气机流场的数值研究

采用商业叶片造型软件Concepts NREC压气机设计出具有不同前缘前掠角(α为10°﹑15°﹑20°)叶片的3种方案的涡轮增压跨音速离心压气机,并进行数值模拟和对比分析,研究叶片前缘前掠对压气机流场特性的影响。结果表明:与无掠方案相比,主叶片前缘前掠在提高压气机流通能力及失速裕度方面有一定的优势,其中15°方案的流通能力最强,20°方案的失速裕度最大;随着前缘掠角由0°增加到20°,在堵塞工况下压气机内部激波强度减弱7.2%,在最高效率工况下减弱3.4%,同时,叶轮通道下游低能流团范围及强度均有一定改善;在3种掠叶片方案中,10°掠角方案的压气机内部流动情况最好,其整体效率较普通压气机提高0.72%,压比提高0.62%。

前缘弯掠(扭)斜流转子的设计与研究

在常规斜流转子设计方法的基础上 ,应用 1/ 7湍流边界层理论和假想等价速度三角形设计了前缘弯掠 (扭 )斜流转子 ,详细讨论了前缘弯掠 (扭 )斜流转子的设计方法。试验与内流分析结果表明 ,对常规斜流转子进行前弯设计后 ,能有效改善低流量时的旋转失速状态 ,扩大了喘振裕度和工作范围 。

前缘弯掠影响子午加速风机内流的研究

本文采用三维Navier-stokes方程和k-ε两方程湍流模型,对前缘弯掠子午加速风机的内部流场进行数值分析。通过实验数据、设计参数与计算结果对比,验证数值方法模拟该转子内流场的可靠性。研究揭示了前缘弯掠叶轮的流动机制:前缘弯掠叶轮消除了基准叶轮前缘存在的回流,将端壁区域的低能流体吸收到叶片中部高能主流中,减弱了端部低能流体的聚集,从而减弱了流动损失和流动阻塞,前缘弯掠叶轮出口尾迹衰减比基准叶轮快。证明前缘弯掠改善了叶轮内流及前缘弯掠设计的有效性。发现弯掠叶片的静子在小流量工况,其叶片吸力面附近端壁的低能流体被主流携带往下游的二次流特征,改善了小流量工况下静叶的内流状态。

前缘弯掠轴流转子简化设计及其内流分析

应用环壁边界层理论及其速度分布图形 ,在不变更常规设计系统下 ,研究并构造一种前缘动力学弯掠轴流转子新叶片 ,使用N S方程数值分析并考察了新叶片内的流动状态和内流机制 。

弯掠前缘叶型对小型跨音速离心压气机性能的影响

为了探索提高跨音速离心压气机喘振裕度的方法,根据国外某型微型涡喷发动机压气机参数,设计了直纹面叶轮和弯掠前缘叶轮。利用Fine/Turbo分别对这两个叶轮进行CFD计算,对比叶轮内部流场及性能曲线,分析两种叶型对离心压气机喘振裕度的影响。结果表明,弯掠前缘叶型能有效的提高压气机喘振裕度并且改善叶轮出口流场。

不同后掠形式栅格翼气动特性的研究

栅格翼是一种较之传统翼具有诸多优点的新型的多面翼,但是栅格翼的主要缺点是阻力大。前期研究表明,栅格翼后掠能有效减小阻力。文中基于此对不同后掠形式的栅格翼进行了数值模拟。结果表明,在超声速阶段前缘后掠削尖模型能更有效的减小阻力;升力方面,在不同的马赫数范围,前缘后掠、前缘后掠削尖及整体后掠基础上的前缘后掠都有较好的升力特性;总体来讲,在文中前缘后掠削尖模型的升阻比最大,表现出最好的气动特性。

后掠栅格翼不同马赫数下气动特性研究

为了栅格翼能更好地得以应用及发挥更优的气动性能,减小栅格翼的阻力系数,提高栅格翼升阻比成为栅格翼的研究重点,文章在基于前人对栅格翼优良结构和减阻方案探索的前提下,建立了在GI模型的基础上将栅格壁前缘和后缘进行了削尖的模型(GI-S)及在GI模型基础上前缘后掠且削尖的模型(GISB-S),并分析不同马赫数下的气动性,结果表明:GI-S升阻比最大,表现出最好的气动特性。

低压轴流风扇性能的改善

在轴流叶轮常规准三维设计方法的基础上，采用前缘弯掠技术，运用CFD／CAD方法对空调器轴流风扇进行耦合设计，并且应用三维纳维一斯托克斯方程和spalart-Allmaras湍流模型分别对国外样机风扇和新风扇进行了数值分析与性能实验．实验测试结果和内流计算结果符合较好，验证了设计方法的可行性和数值计算的有效性．研究结果还表明，采用大前弯角度和前掠角度的新轴流风扇减小了叶道中二次涡的影响范围，主流区域增大，基本消除了前缘分离现象；在气动性能基本保持不变的情况下，风扇噪声可降低0．5～1．3dB（A级声压级）．

开式轴流风扇叶尖流动的PIV实验研究

粒子成像测速仪(PIV)技术是一种测量叶轮机械内部流场的有效手段。本文利用对开式前缘弯掠轴流风扇进行PIV实验,捕捉到了开式轴流风扇的叶尖涡。实验结果表明,叶尖涡产生于叶顶前缘的吸力面,其涡核沿一条与旋转方向相反的斜线延伸,一直到转子下游出口。PIV实验数据和CFD内流计算结果吻合良好。本实验为改善风扇性能和认识其内流机制提供了可靠的实验依据。

翼伞技术研究的最新发展

当今美国对翼伞的研究非常活跃,涉及的面非常广,内容也很丰富,其中包括研制特种新型翼伞、空投重物的大面积翼伞、用GPS(全球定位系统)为导航仪的定点着陆控制技术、翼伞操纵训练的计算机仿真、翼伞的竞技运动及其他应用技术等。文中将重点介绍三项可借鉴的最新成果。首先,介绍一种新概念的全封闭前缘后掠翼伞,内容涉及到该种翼伞的展弦比、结构参数、材料、开伞、充气动态性能、有效载荷、机动性等。其次,介绍模拟机的研制,该机成为跳伞运动员专业教学训练的新工具,还可为先进的精确机载回收系统提供仿真,从而有机会全面了解风、有效载荷对控制的影响。最后,介绍在美国高滑翔回收系统中,具有新里程碑意义的GS—750—1翼伞,由于不断的改善性能,提高精度,从而能自动降落到离中心目标100m之内的地方。