可控涡设计高负荷涡轮二次流旋涡结构及损失分析

采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达吸力面之后并没有消失,而是和压力面分支相交,并一起向下游发展,其位置始终处于压力面分支下侧,紧贴吸力面端部附近,并没有发生相互缠绕作用。受动叶栅通道内强横向压力梯度作用,端壁附面层从压力面侧直接被推向了吸力面侧,所形成的通道涡没有发生强烈的旋涡运动,位置始终限制在叶栅吸力面端壁附近的狭长区域内,呈片状涡结构。低能流体继续向吸力面角隅内运动和堆积,并向展向扩展,与主流发生强烈的掺混作用,损失急剧增加。因此,提高高负荷涡轮级效率的关键在于提高动叶性能。

非设计工况下离心泵二次流旋涡的流动轨迹数值模拟及试验研究

采用cfx软件,基于RNGk-ε湍流模型,对小流量、大流量及汽蚀工况下叶轮内部三维流场进行数值计算,并将计算结果与试验结果对比分析。结果表明:在小流量运行时,二次流旋涡在叶轮出口处靠近叶片的工作面处发生,其旋向是按逆时针旋转的,当流量进一步降低时,在叶轮流道内部会出现第2个二次流旋涡;到流量降低到一定程度时,蜗壳的出口处的上方也出现二次流旋涡,其旋向也是按逆时针旋转的。在大流量下运行时,在叶轮内部没有发现二次流旋涡,但在蜗壳的出口处的下端出现二次流旋涡,其旋向是按顺时针旋转的;在汽蚀工况下运行时,二次旋涡流发生在叶轮进口处靠近叶片的背面,其旋向是按顺时针旋转的。

透平叶片中的二次流旋涡结构的研究

当今在透平机械行业中的研究人员常常会被二次流旋涡结构的研究所吸引。本文作者主要用数值计算,部分地也用实验手段,试图研究、分析与讨论叶片通道中马蹄涡、通道涡、角隅涡和间隙涡等二次流旋涡的生成、演绎与发展。对于壁涡由于尺寸很小而不容易发现。现在应用弯扭叶片作为一种手段来降低叶片损失的人多了,从而需要对弯扭叶片对上述旋涡的影响进行研究。因此,本文对周向弯扭叶片的影响以及其对损失影响的机理也进行了讨论。

热风炉输送管路内涡流激振作用的流动特征

以具有3个90°弯头和1个文氏管为特征的鞍钢新1号高炉热风炉助燃空气输送管路为物理模型,进行了流场仿真计算,预测到圆管内二次流旋涡、边界层分离的壁涡以及纵向旋转变化等同时存在的复杂流动特征,与过去的研究结果相一致,证实了管路中旋涡和非线性汇集、膨胀流与管壁之间的相互作用,是造成热风炉管路系统出现共振的激振力之一。从而提醒人们要注重合理的管路设计与工艺参数的结合,同时为热风炉系统的振动诊断分析提供了一种依据和方法。

正弦交叉波纹填料三维流场的数值模拟

为了得到正弦交叉波纹通道三维流场内部速度场与压力场的分布特点,选用了相互交叉的相邻两个正弦波纹板之间的流道作为计算区域,对其建立了三维模型,运用低雷诺数(Re)k-ε紊流模型对此正弦交叉波纹通道进行了数值模拟,得到了正弦交叉波纹通道三维流动区域的速度场和压力场在局部微观区域的分布特点。结果显示,各通道的流量在流动过程中受边界影响较大,在不同的交叉位置处会发生变化,从而在出口断面上互不相同,但其变化又有一定的规律可循。二次流旋涡主要在进口处和靠近边壁的位置产生,旋涡的大小在流动过程中呈下降的趋势。针对不同的进口空气流速,计算出其压降随进口速度的变化规律,与参考文献的结果进行了比较,验证了结果的可靠性。

Low frequency oscillatory flow in a rotating curved pipe

The low frequency oscillatory flow in a rotating curved pipe was studied by using the method of bi parameter perturbation. Perturbation solutions up to the second order were obtained and the effects of rotation on the low frequency oscillatory flow were examined in detail. The results indicated that there exists evident difference between the low frequency oscillatory flow in a rotating curved pipe and in a curved pipe without rotation. During a period, four secondary vortexes may exist on the circular cross section and the distribution of axial velocity and wall shear stress are related to the ratio of the Coriolis force to centrifugal force and the axial pressure gradient.