导叶安装角和稠度对向心涡轮气动性能影响的研究

为探索导叶安装角和稠度对涡轮性能和流动损失的影响,本文基于NASA科技报告中的紧凑型开式向心涡轮几何,采用数值模拟分析研究了不同导叶安装角开度不同和不同导叶稠度条件下的向心涡轮气动特性的变化规律。结果表明:在导叶安装角的变化过程中,导叶开度增大,导叶排通流面积增加,向心涡轮流量增大,但气流在导叶进口处攻角变大,导致冲击碰撞产生更多局部损失;随着导叶开度减小,流道收敛度增加,气流拥有更大的膨胀比和出口速度,提高了气流在动叶进口的做功能力,速度增加的同时减弱了通道涡的局部损失。在设计工况下89.8%~107%设计通流面积的调节范围内,增大叶片稠度使得导叶通流面积减少、收敛度增加,气流在获得高膨胀比和气流速度的同时气体流量显著减少,损失了部分涡轮输出功。

基于进化算法和CFD技术的离心泵低稠度导叶的优化设计

结合离心泵导叶型线参数化方法、进化优化算法和Navier-Stokes方程求解技术对传统导叶进行了低稠度导叶优化设计。优化设计得到了稠度分别是0.89和0.65的导叶型线,数值验证表明:两种低稠度导叶的静压回复系数均高于初始设计。结合离心叶轮和优化设计得到的两种低稠度导叶进行了整个离心泵水力性能数值验证,计算结果表明:稠度是0.89的导叶的离心泵水力性能优于初始设计,而稠度是0.65的导叶的离心泵水力性能低于初始设计。研究结果表明对于初始设计的离心泵,采用优化设计得到的稠度是0.89的导叶具有更加紧凑的设计并且可以满足初始设计的要求。