上游尾迹入射角对压气机叶片负荷的影响

压气机叶片负荷的提高使得叶片表面边界层更容易分离,利用上游叶排产生的非定常尾迹能够抑制边界层分离.运动圆柱代替上游转子,在保证下游叶片进气速度大小及攻角不变的情况下,改变圆柱运动速度以获得上游尾迹与下游静叶吸力面不同的夹角,发现在低负荷小分离情况下静叶损失系数与上游尾迹入射角无关;高负荷大分离情况下静叶损失系数随上游尾迹入射角的增加而降低.分析尾迹作用下高负荷静叶通道内流场,当进入静叶通道的尾迹与叶片吸力面近似平行时,尾迹诱导边界层增厚.使得叶片表面分离泡随时间大幅值脉动,损失增加;当尾迹与叶片吸力面的角度逐渐垂直时,尾迹抑制了边界层分离,同时叶片表面分离泡位置近似不变,其原因是尾迹以负射流形式进入边界层内部,补充了边界层内部低能流体,使得损失减小.

基于叶片翼型负荷的螺旋离心泵叶轮域能量转换机理

为了研究螺旋离心泵叶轮做功原理以及能量转换机理,应用计算流体力学原理对100LN-7型螺旋离心泵进行数值模拟,由此获得螺旋离心泵叶轮域速度参数,在引入动静扬程和负荷系数基础上,将欧拉方程用速度表示,建立试验方案。在叶片负荷翼型理论下,应用欧拉方程将螺旋离心泵的能量转换与叶轮几何形状、尺寸联系起来,分析沿叶轮包角的能量变化,揭示螺旋离心泵叶轮域能量转换特性。结果表明叶轮作为泵内做功核心部件,其螺旋段螺旋推进作用提供了能量传递,离心段完成能量转换,叶轮的螺旋段螺旋推进作用和离心段的能量转换相互配合,构成了螺旋离心泵工作的过程。其中,叶片翼型负荷中的升力对叶片做功贡献最大,这一结论对于提高螺旋离心泵叶轮水力设计具有重要的意义。

透平机械高负荷叶片和大焓降级的研究进展

高负荷叶片和大焓降级的设计和应用可以有效地减少透平机械通流部分的级数和叶片只数,从而在保证气动效率和安全可靠条件下,有效地降低产品的开发设计制造成本,提高透平机械产品的竞争力。对透平机械高负荷叶片的研发和应用现状进行了综述,详细介绍了高负荷叶片的气动设计和气动性能的影响因素。结合燃气轮机大焓降级的特点,综述了高负荷叶片和大焓降级的型线设计和性能研究以及在汽轮机通流设计中的应用。论文最后对高负荷叶片和大焓降级在汽轮机通流设计中的应用前景和工作重点进行了展望。

合成射流控制下低压高负荷透平叶片边界层分离大涡模拟

为了研究合成射流对低压高负荷透平叶片边界层流动分离进行控制的效果及机理,采用大涡模拟方法对利用合成射流控制低压高负荷透平Pak-B叶栅内的非稳态流动分离特性进行了研究.在合成射流控制下的结果表明:Pak-B叶栅吸力面流动分离位置变化不大,再附位置明显提前,叶栅吸力面尾缘区域逆压梯度明显减小,总压损失系数降低,分离泡尺寸缩小;叶栅吸力面大部分剪切层黏附于壁面,也未出现大尺度二维展向涡,静压脉动特征频率向高频转移,低频脉动幅值降低,大尺度涡旋结构发生变化.通过研究还发现:在吹气过程中,边界层外部高能流体被射流卷吸进入边界层内,边界层内流体能量增大进而抑制了分离;在吸气过程中,射流孔上游区域边界层厚度减小,流速增大,从而抑制了下游流动分离.

扇形与平面叶栅内高负荷叶片的换热特性实验研究

为了探究扇形与平面叶栅条件下高负荷叶片的外换热特性,采用瞬态液晶测量技术,测量了雷诺数(Re)、湍流强度(Tu)对扇形叶栅(曲端壁)的小展弦比高负荷涡轮叶片表面努塞尔数(Nu)的影响,并与平面叶栅(直端壁)进行了对比。结果表明,曲端壁相较于直端壁增加了21.5°的径向进气角以及上下端壁曲率不同,从而导致换热沿叶高的不对称分布。雷诺数增大,叶片各位置的换热明显增强,吸力面边界层转捩点位置不断向前缘靠近,雷诺数对直端壁的影响大于曲端壁。随湍流强度增大,努塞尔数整体有所升高,吸力面转捩点位置前移,压力面过渡现象明显增强,中弦部分努塞尔数一维特性更为明显,湍流强度对两类端壁的叶片影响类似。在研究低雷诺数或湍流强度对高负荷叶片的换热影响时,可采用直端壁进行简化,而在高雷诺数时,为了保证结果准确性,需在发动机实际扇形叶栅中进行实验。

330MW汽轮机综合提效关键技术开发及工程应用

针对某电厂CC330MW三缸双排汽汽轮机缸效率偏低、上下缸温差大、汽封漏汽量大等问题,对汽轮机进行通流改造优化,包括应用进汽室-内缸一体化结构、单层中压缸设计、优化汽封型式、高效宽负荷叶片技术等。在满足多参数工业供汽的前提下,提高汽轮机各缸效率,同时机组的宽负荷运行能力和可靠性也得到显著提高。通流改造前后机组热力性能试验结果表明,优化后机组额定负荷及部分负荷工况下,综合能效提高,发电煤耗降低。

抽吸气对高负荷跨声双级风扇裕度影响的数值研究

采用计算流体力学与结构动力学相结合的方法，数值模拟了大负荷弯掠扭组合叶片非定常粘性流场；通过对叶片表面非定常气动力及其所做非定常气动功的计算分析，采用能量法对叶片颤振与否进行预估判断。在气动设计满足设计要求的基础上，小范围调整大负荷弯掠扭组合叶片的最大厚度分布和最大厚度相对位置分布，并分别进行颤振预估计算。结果表明，最大厚度分布和最大厚度相对位置分布对颤振影响明显。在最大厚度相对位置分布相同的情况下，均匀减薄叶片，会使一阶动频减小，积累功率增大，颤振发生的可能性增大。研究结果对叶轮机颤振机理研究具有一定的参考意义。

多几何约束下的高负荷涡轮叶片叶型优化研究

针对导向叶片前缘大攻角引发的气动损失问题,采用数值模拟方法,开展多几何约束条件下前加载式某高负荷低压涡轮导向叶片叶型优化研究,探索导向叶片叶型关键设计参数对流动损失的影响机理,获得涡轮气动性能优化效果。结果表明:优化前叶片前缘较大正攻角,在前缘位置气流过加速,并在槽道内出现激波,导致叶片排损失增大,而优化叶型前缘进气攻角,叶片加载比较均匀,叶片出口马赫数提高1.90%,叶片气动总压损失降低19.67%,能量损失降低20.73%。

提高液体火箭发动机诱导轮汽蚀性能的研究

诱导轮叶型的设计应尽可能减少静压降,并保证叶片的负荷分布均匀,减轻叶片的汽蚀破坏。利用CFD技术分析了阶梯壳体和叶片打孔对诱导轮叶片负荷的影响,计算结果表明这些措施都可以降低叶片前缘的负荷。相比较于叶片打孔,阶梯壳体更加有助于降低叶片前缘的负荷,在一定程度上提高诱导轮汽蚀性能。最后,通过基于混合模型的汽蚀计算验证了上述结论的正确性。

1000MW超超临界冲动式汽轮机通流改造及效益分析

TOSHIBA原型1 000 MW超超临界汽轮机存在级间焓降过大、调节级效率偏低、中压进汽部分需要冷却、低压缸采用非落地轴承等设计缺陷。在长期运行中,汽轮机隔板疲劳会导致宏观裂纹,汽轮机热耗偏离设计值至少200 k J/(k W·h),低压轴承在高真空下出现振动突增。基于上述问题,本文结合机组的实际运行情况,提出一套较为理想的汽轮机通流部分改造方案并进行经济性分析,在增量机组困难的现状下,这对于百万机组的经济性提升具有一定的指导意义。

高负荷缝隙弯曲扩压叶栅展向负荷实验

实验研究了不同冲角下压气机采用带切向缝隙的大转角弯曲叶片对叶栅展向负荷的影响.研究结果表明,切向缝隙射流能够有效地增加整个叶展的扩压因子,提高气流的折转能力,缝隙反弯叶片出口静压比沿展向呈现"C"形分布特点,缝隙射流控制技术与弯曲叶片技术相结合是未来高负荷扩压叶栅发展的一个研究方向.

高负荷小型压气机大弯角串列静子特性

针对某小型压气机高负荷轴流级大弯角静子,采用串列叶片技术进行了改型设计.串列静子三维造型引入适度正弯以获得前后叶片的最佳相对位置.通过全三维定常数值模拟得到了原型与串列改型在设计转速下不同工况点的气动性能.结果表明:串列改型静子削弱了原型静子尖部流动分离,级等熵效率提高近3.5%,串列前叶几乎承担了全工况内绝大部分攻角变化,稳定裕度提升2%;改型后的静子可以更为均匀地分配前后叶片的载荷,有利于叶片附面层流动的控制.

射流式旋涡发生器对弯曲扩压叶栅流场的影响

数值模拟了射流式旋涡发生器对于大折转角弯曲扩压叶栅端壁流场性能的影响.结果表明:该研究的几种具有不同参数的射流式旋涡发生器都能使弯曲叶片损失降低,正弯和反弯叶片损失减小程度最大分别达2.5%和8.8%.射流除了可为端壁附近边界层中的低能流体提供动量之外,还可以在流道中产生与通道涡旋向相反、强度相当的流向旋涡挤压通道涡,使其向远离吸力面的方向偏转,该流向旋涡在距离叶片前缘0.6倍轴线弦长附近消失.对正弯叶片,吸力面上的流动分离现象基本消失,对于反弯叶片,极大程度上降低了吸力面集中脱落涡的强度.此外,射流作用使得弯曲叶片的负荷和折转能力均增加.

气-固耦合设计对斜流叶轮性能影响的数值分析

为了获得在设计工况下性能最佳的叶型,提出一种三维单向气-固耦合迭代设计方法。对三维气动设计得到的热态叶型(记为RT)进行单向气-固耦合计算,获得设计点流场特性和热态叶型变形量。采用基于面积平均的三维插值造型方法,分别获得进行机匣处理和不进行机匣处理的冷态叶轮(分别记为RC和RC-tip)。对冷热态叶轮流场的数值分析结果表明:与热态叶轮相比,冷态叶轮在设计转速下堵塞点流量提高1.93%;冷态叶轮的叶片最小负荷下降约30%;在低转速下,冷态叶轮的性能曲线优于热态叶轮;说明通过该设计流程得到的冷态叶轮在叶片负荷和流通能力等方面实现了优化。

Investigations on Low Speed Axial Compressor with Forward and Backward Sweep

在最近的过去，试验性的研究证明了片的一些优点在轴的压缩机倾斜并且扫。当大多数试验性的结果与另外的特征被相结合，在压缩机的性能上决定单个参数的效果是困难的。现在的数字研究针对在出口理解表演和三维的流动模式扫并且未扫过的转子。三个转子也就是；未扫过， 200 向前扫了， 200 个向后打扫的转子与理解片边界层流动的模式的一个特定的意愿被分析。分析被做用一充分三维粘滞 CFD 代码 CFX-5。结果在压力上升显示了减小与扫。向后扫根据 endwalls 附近的表演被考虑，是有害的。在在中间的跨度区域的 wake 的在另一方面全部的压力损失是更少与向后扫，它这里赞成它的应用程序。然而，向后不利地扫影响货摊边缘。能力向前扫偏斜向中心的 streamlines 变得以低流动率减少了。向前打扫变化吸表面优化的以如此的一个方法的 streamline 模式向中心被偏斜，压力表面优化向 casing 被偏斜。相反的行为在向后打扫的转子被观察。

叶型探针头部对跨声速涡轮叶栅流场的影响叶型探针头部对跨声速涡轮叶栅流场的影响

为探究叶型探针头部对跨声速涡轮叶栅流场的影响,采用数值模拟的方法,对叶片前缘的不同叶高位置处装有探头的跨声速涡轮叶栅流场进行了研究。分析了不同攻角下叶片负荷性能变化、流场的旋涡结构、流动损失以及探针的适用性。结果表明:叶型探针头部影响了叶片加载性能,且影响效果受气流攻角的变化明显。气流绕过探针头部后形成较长的流向涡结构。在大的正攻角下叶片吸力面出现附着涡层,该附着涡层是带有探针的叶片负荷性能下降的主要因素。叶型探针对叶栅通道各位置造成的损失占比沿流向逐渐减小,大攻角下叶型探针使栅后流场损失增加7.4%。安装在展向不同位置处的探针都能在整个可调进气攻角范围内具有较好的适用性。