静叶上端壁流向抽吸槽对压气机性能影响机理研究

为探究端壁抽吸槽宽度对吸附式压气机工作特性及稳定裕度的影响,以Rotor 35为研究对象,在压气机上端壁静叶尾缘进行开槽抽吸。设计了一种流向抽吸槽,采用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值仿真的方法对附面层抽吸下压气机特性进行研究。结果表明,端壁抽吸可以抽除静叶流道的低能流体,降低附面层分离带来的流动损失,提高压气机的增压能力;端壁抽吸使静叶50%叶高处的大范围分离区域提前,抑制了因附面层分离而产生的大尺度脱落涡,流动分离区域大幅缩小,改善了静叶处流道的流通状态。

端壁抽吸槽道布置对边界层抽吸压气机平面叶栅性能的影响

在压气机静叶叶栅端壁适当位置进行边界层抽吸,可以控制平面叶栅内的流动分离,提高平面叶栅的气动负荷。为考察抽吸槽道不同布置方案对平面叶栅气动性能的影响,在哈尔滨工业大学发动机气体动力研究中心的跨声速风洞上,对不同抽吸槽道布置方案的压气机平面叶栅进行了吹风实验与数值模拟。结果表明:端壁边界层抽吸可以有效降低平面叶栅的总压损失,其效果与抽吸槽道布置的数量有关。

超声速低反力度压气机静叶抽吸槽参数的研究

为了解决高负荷超声速压气机内部的复杂流动问题,利用抽吸槽对超声速压气机二维叶型进行附面层抽吸。本文采用数值模拟方法,验证了抽吸槽开取的必要性,并针对抽吸背压、抽吸槽位置以及抽吸槽宽度对二维叶型中流动控制的影响进行了计算分析,得到抽吸槽开取的最佳方案,有效解决超声速压气机二维叶型中激波和附面层分离的流动干扰问题,为超声速压气机的准三维设计提供参考。

端壁抽吸对压气机平面叶栅性能影响的数值研究

以NACA65-K48型叶栅为研究对象,采用数值模拟的方法,利用UG建立其三维流场模型,ICEMCFD进行结构化网格划分,CFX进行求解计算,研究端壁开槽抽吸对平面叶栅角区分离的控制效果。对比在来流马赫数为0.7、攻角为0°下,不同抽吸位置、不同抽吸流量对叶栅出口截面损失的影响,得出:端壁开槽抽吸能够有效抑制角区分离,减少总压损失,在25%~50%弦长范围开槽作用效果最好;随着抽吸流量的增加,对流动损失的抑制效果先增强后趋于平稳,最佳抽吸流量为进口质量流量的1%。

机匣处理抽吸环槽位置对离心压气机性能影响

在高转速下跨声速离心压气机往往暴露出流量范围过窄的问题,难以满足变工况增压柴油机对宽广流量范围的需求。通过数值分析研究了抽吸环槽子午轴向位置对压气机性能的影响。结果表明,压气机对开槽位置比较敏感,在高转速下只有适当的开槽位置才能有效带走堆积在分流叶片前缘上游附近的低能流体,最大程度改善其内部流动,拓宽其流量范围。采用优化后的机匣处理结构后,压气机的稳定工作范围由11.86%拓宽到15.83%。

下端壁流向槽抽吸对高负荷扇形扩压叶栅性能影响的数值研究

为探究附面层抽吸对亚声速高负荷扇形扩压叶栅气动性能和流场结构的影响,利用数值方法对叶栅进行了下端壁流向槽附面层抽吸的研究。对比原型和各抽吸方案发现:下端壁附面层的抽吸可以有效抑制下角区低能流体的分离及回流,降低下角区总压损失并提升叶栅近端壁区域的扩压能力,但上角区分离会略有加剧。当抽吸质量流量为原型叶栅质量流量的0.50%时,抽吸槽起始于角区分离点下游附近的抽吸方案(EW2)效果最佳,叶栅整体总压损失降低27.65%,静压比提升8.69%。

上端壁流向槽抽吸对带导叶跨声速扇形扩压叶栅性能影响的数值研究

研究对象为跨声速压气机,探究附面层抽吸对跨声速压气机气动性能和流场结构的影响,利用数值模拟计算的方法对压气机进行了上端壁流向槽附面层抽吸的相关研究。对比原型静叶叶栅和各个抽吸方案可以发现:上端壁附面层抽吸对上角区分离的抑制具有显著效果,能够降低损失并提高扩压能力。当抽吸槽位置设置在靠近角区分离起始点附近时,其抽吸效果最佳,叶栅整体的总压损失降低15.82%。

机匣周向槽抽吸影响跨声速压气机转子性能的数值研究

利用数值模拟的方法对跨声速压气机模拟分析。针对叶尖流道中因激波及叶尖泄漏涡等导致的复杂二次流动,利用叶尖周向抽吸槽改善跨声速压气机叶尖流动状态。其结果表明:在近失速工况下叶尖周向抽吸槽有效削弱了叶尖低能损失流动,在合理范围内大流量抽吸会使抽吸效果更好。

槽道构型对吸附式叶栅损失及流场结构的影响

在既定附面层抽吸位置与抽吸量下,借助数值模拟的方法探讨了计及抽吸腔室时抽吸槽道构型对某大折转角吸附式叶栅气动损失以及流场结构的影响。研究结果表明,宽槽方案可增强端区抽吸能力,改善吸附式叶栅的通流性能,同时,由于吸入进抽吸流路内的流体速度减小,抽吸流路内的熵增变小,总损失以及附面层抽吸功耗明显降低。顺流抽吸角度过大时,会减弱端区抽吸能力,造成通流损失增加,但计及抽吸流路影响时,适当地将槽道方向朝向来流可削弱抽吸流路内产生的流动损失,进而降低总损失以及附面层抽吸功耗。

机匣引气再循环拓宽压气机工作范围的仿真研究

高压比离心式压气机高效率工作范围窄,喘振裕度低。为了拓宽其高效工作范围,将机匣引气再循环技术应用于高压比离心式压气机。采用数值模拟方法对其进行仿真研究,对各结构尺寸对压气机性能的影响进行对比。结果表明,引气再循环系统使该离心压气机各转速下稳定工作范围平均拓宽13%以上,喘振裕度最大增加11%。抽吸槽与分流叶片的距离在引气再循环结构尺寸中对离心压气机性能影响最大,其次是抽吸槽的宽度,其余结构尺寸对其影响较小。引气再循环使压气机叶轮入口相对马赫数分布更加均匀,减弱叶片前缘局部高马赫数的现象,使叶片入口正攻角减小,抑制了叶片表面边界层的分离。

汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法研究

针对汽车底部复杂流场结构存在的问题及其对汽车燃油经济性的影响,以降低气动阻力为目标,采用计算流体动力学方法研究了侧风工况下汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法,设计了阻流板、侧裙、底部抽吸控制槽和尾部气流喷射控制槽4种减阻方案,分析了各方案对气动阻力的影响和减阻机理。研究结果表明,减阻效果与横摆角、阻流板高度、侧裙高度、底部控制槽抽吸速度和尾部控制槽气流喷射的速度与角度有关,4种减阻方案的气动阻力最大降幅分别为9.4%,10.4%,13.5%和4.7%。在实际使用过程中,宜根据汽车运行环境采用动态控制方法,以达到最优减阻效果。汽车模型风洞实验验证了本文中数值计算方法的准确性,研究结果可为汽车设计提供参考。