利用周向涡量对压气机进行气动数值优化

采用人工神经网络结合遗传算法,利用周向涡量,对一单级低速压气机转子空间弯掠积叠曲线进行了气动数值优化.优化目标为小流量工况下绝热效率最大.结果表明,优化后转子出口的周向涡量分布改善,压气机级在小流量区域的效率得到很大提高,稳定工作裕度得以拓宽.该方法不仅在数学和物理上使得优化进程高效的收敛于最优解,而且能给后续的压气机级提供一个组织有序的流场.

基于周向涡量的农用通风机叶片表面凹槽分析

针对农用轴流风机风量小、能效比低的问题,以MODEL YJD90S-4镀锌铁皮农用轴流风机为研究对象,采用风室试验、逆向建模、CFD数值模拟、周向涡量分析等方法,以叶片表面凹槽宽度D=6、8、10、12mm,凹槽半径为25%h(h为叶高)、50%h和75%h,开单、双槽3个因素进行排列组合,制定了24种开槽方案,对所有方案进行数值模拟并进行周向涡量分析,筛选得出D=10mm、R=25%h、开单槽(方案1),D=10mm、R=75%h、开单槽(方案2)和D=10mm、R=25%h、75%h、开双槽(方案3)为较优方案,并对此3种方案风机风量和能效比模拟结果进行研究。结果表明:1)采用逆向建模方法建立的镀锌铁皮农用轴流风机几何模型,其数值模拟计算结果能够很好的与原型风机性能试验测试结果吻合,表明逆向建模技术能够运用于农用轴流风机研究;2)在农用轴流风机常用的进口工作压力工况下,3种方案的风机流量和能效比相对原型风机都有提高,其中采用D=10mm、R=75%h、开单槽(方案2)时提高最为明显,风量约提高了90m^(3)/h,能效比约提高了3.2%。3)分析周向涡量3D映射发现,采用D=10mm、R=75%h、开单槽(方案2)时轮毂处的正周向涡量向叶顶处移动,正周向涡量向叶片顶部聚集,增加其对总压流的正贡献,使分布在70%h处的负周向涡量向叶片根部移动,叶片根部附近的负周向涡量呈现出收拢的现象,负周向涡量向叶片根部聚集以减小其对总压流的负贡献。

燃气轮机压气机涡量动力学理论及分析方法

阐述了压气机涡量动力学理论及分析方法,建立了压气机总性能参数与两个重要的涡量参数(边界涡量流(BVF)和周向涡量)的直接数学物理关系,研究了基于BVF和周向涡量的分析优化方法.将该方法应用于燃气轮机多级轴流压气机中进行涡量动力学分析,从涡量角度指出了改进的方向.结果表明:周向涡量能反映近壁面的高损失区,使周向涡量峰值束缚在近壁区有利于降低端区损失,在通流设计中可通过优化环量分布控制周向涡量分布,算例中基于周向涡量优化可使跨声压气机转子效率提高1.13%;边界涡量流BVF能反映旋涡的壁面根源,通过优化BVF的分布可控制涡量壁面根源,有利于抑制旋涡和流动分离,基于BVF优化可使转子效率提高1.12%.