具有叶顶间隙的涡轮正弯叶栅流场的拓扑与旋涡结构

为进一步揭示在具有间隙的涡轮叶栅中叶片正弯降低泄漏损失的机理，采用微型束状与球头五孔测针详细测量了直叶栅和正弯叶栅间隙内和诸横截面流场中的气动参数，并对壁面（包括上、下端壁和叶片表面）进行了墨迹显示。根据测量与显示结果，应用拓扑学原理分析了壁面与横截面流动的拓扑结构，推测出叶栅内流场的旋涡结构。分析结果表明，在直叶栅中存在着七条分离线与七大集中涡系，它们分别为上端壁叶顶进口吸力边与压力边马蹄涡、泄漏涡、二次涡、下端壁进口边马蹄涡和上、下通道涡。与直叶栅比较，叶片正弯明显减少了壁面与横截面流场中奇点的数量，消除了上通道涡，并使叶顶吸力边的二次涡分离流动由闭式分离转变为开式分离。

正弯叶片降低叶栅内部损失的数值模拟

计算了直叶片及正弯叶片流场 ,计算结果表明叶片正弯曲在流道内 ,尤其是吸力面表面建立起“C”型静压分布 ,抑制了径向二次流动 ;而横向压力梯度的减弱将有利于减少横向流动损失。通过对涡量等值线的分析表明 ,正弯叶片栅中的马蹄涡及通道涡的尺度及强度均较直叶片中的小 ,而由能量损失系数分布图可知 。

基于转捩模型的吸附式压气机正弯叶片数值研究

采用三维数值方法研究了吸附式压气机扇形叶栅中正弯叶片的流场和气动性能,通过对比分析三种不同的孔式抽吸方案,以探讨附面层抽吸抑制三维流动分离、减小损失的机理。首先通过与前期实验数据的对比,校核了数值计算代码的可靠性,所得到的流场特性与实验数据有较好的一致性;其次通过在常规直叶片和正弯叶片中采用孔式附面层抽吸方法,以对比不同叶片积迭形式时附面层抽吸的效果,并探讨了通过改善抽吸设计方案提高抽吸效果的机理。结果表明,采用孔式抽吸可以较好地控制直、弯叶栅内的三维流动分离,抽吸后的吸力面气泡式分离消失,每个抽吸孔下游形成了新的基于抽吸孔特征的分离流动结构;抽吸策略的调整改善了角区的三维流动分离,尾迹旋涡的发展以及强度得到有效抑制。

叶片正弯对间隙流动的影响

详细测量了常规直叶片与正弯叶片栅间隙内与上、下游流场，比较两套叶栅的实验结果发现：叶片正弯减小了叶顶后3／5轴向弦长范围内的横向压力梯度，并消除了上通道涡，因而大大削弱了泄漏流与瑞壁横流之间的相互干扰，相对漏气量与叶栅流动损失都显著降低．

正弯静叶和直叶静叶透平级气动性能的对比分析

对某汽轮机高压缸的正弯静叶级和直叶片静叶级进行了变速比的单级空气透平模拟级性能试验及数值计算,研究了级效率、反动度和流量系数等随速比的变化规律和某些级气动参数沿叶高的变化规律,并对正弯静叶级级效率提高的机理进行了分析.结果表明:正弯静叶级的级效率比直叶片静叶级提高2%以上,两者的反动度和流量系数略有差别;正弯静叶级级效率提高的原因是其静叶和动叶损失有较大下降,叶片的端部流动得到改善.

动叶正弯对压气机性能影响的数值研究

对某多级高亚音轴流压气机的第七级动叶叶片进行了正弯设计的参数研究,得到了适用于所研究压气机的弯动叶气动性能变化规律,数值研究结果表明:对于正弯叶片,弯角和弯高存在一个最佳数值。动叶正弯改善了压气机级的气动性能,提高了整级的效率和压比。

扭叶片正弯对叶栅通道内二次流动影响的数值分析

以某汽轮机高压级动叶为研究对象,采用κ-ωSST模型、SIMPLEC算法数值模拟了正弯扭叶片叶顶间隙泄漏涡的形成和发展过程及其对叶栅通道二次流的影响。结果表明:相对于常规扭叶片,汽流在正弯扭叶片吸力面附近形成的泄漏涡的影响范围和对通道主流的扰动变小,且叶顶间隙的增加削弱了正弯扭叶片吸力面的"C"型压力梯度,使得叶片两端部附面层厚度增加,造成了叶片端部损失的增大。

后加载正弯静叶栅气动性能试验研究

在环形叶栅低速风洞中采用扇形叶栅对某型超临界汽轮机高压级静叶栅进行了吹风试验。在0°、±10°冲角下测量气动参数沿叶高和节距的分布以及静压系数沿叶型的分布。试验结果表明:在叶片设计中采用'后部加载'叶型并与正弯叶片合理匹配,显著降低了叶型与二次流损失,获得了沿叶高气动参数分布比较均匀的出口气流。

汽轮机叶片正弯对叶顶间隙泄漏流动影响的数值模拟

以某汽轮机高压级动叶为研究对象,采用κ-ε湍流模型,应用SIMPLEC算法对在相同叶顶间隙高度下的常规扭叶片和正弯扭叶片的叶顶间隙流动进行了数值模拟。研究结果表明:与常规扭叶片相比,叶片正弯提高了汽流在叶顶区的最低压力值,减小了叶顶压力边与吸力边的横向压力梯度;汽流在正弯扭叶片吸力面附近形成的泄漏涡的影响范围和对通道主流的扰动弱于在常规扭叶片内形成的影响;正弯扭叶片使汽流在吸力面和压力面上形成了叶顶部正径向压力梯度、叶根部负径向压力梯度的"C"型压力分布,同时降低了叶片上端部附近的总压损失。叶片正弯既降低了叶顶泄漏损失,又降低了叶栅通道内的掺混损失。

大子午扩张涡轮端区的流动传热及端区正弯效果的数值研究

为了研究大子午扩张涡轮端区流动和传热特性,并研究叶片端区正弯技术在大子午扩张涡轮中的气动和传热效果,对某大子午扩张涡轮静叶进行数值模拟。运用SST湍流模型精确捕捉流动结构,并进行了气动和传热预测的有效性实验验证。通过分析结果,对大子午扩张涡轮端区流动和传热特性以及两者相互影响关系进行了深入研究,分析了端区正弯技术在重组大子午扩张涡轮端区流动以及合理分布热负荷的应用效果。结果表明:大子午扩张端壁导致涡轮端壁附面层的强烈分离,通道涡分离点提前约15%,高传热区受马蹄涡和通道涡的强烈影响;端区正弯有效地改善了大子午扩张静叶端壁的附面层分离,减小前缘的热负荷25%,提高涡轮的气热性能。

采用正弯叶片的高负荷扩压叶栅实验研究

通过实验对某高负荷扩压叶栅流场气动参数进行了详细的测量,分析了流道内及出口横截面的马赫数分布及流场结构,探讨了叶片弯曲对高负荷扩压叶栅内流动的影响。

SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式及其适用条件研究

检验设计标准中设计公式的计算精度及其适用条件是结构工程的重要研究内容之一。为检验现行行业标准《组合结构设计规范》(JGJ138-2016)中SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用范围及其计算精度,将该标准中的5条基本假定表示成数学表达式,基于数学表达式严格推导了SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用条件,建立了型钢腹板承受的轴向合力N_(aw)和其对合力点的力矩M_(aw)的计算式,并提出了适用条件的简化形式。采用文献中的SRC框架梁正截面受弯试件的试验数据,对建立的极限弯矩计算式、适用条件进行了验证,并与JGJ138-2016中的极限弯矩计算式、适用条件进行了对比。研究表明,SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式较JGJ138-2016中的计算式精度更高,JGJ138-2016中SRC框架梁正截面受弯极限弯矩计算式的适用条件需进行修正。

正弯压气机静叶流道内流动结构分析

本文采用经过实验校核的数值模拟方法研究了采用正弯静叶的低速压气机内部流动结构。结果表明,由于受片径向力和增强的叶根泄漏流动的作用,正弯静叶流道内的旋涡结构较直静叶明显简化,但考虑到叶片本身的几何形状叶片表面受力的影响,流道出口后的气流掺混较为严重,奇点总数略有增加,旋涡结构相对复杂。

采用正弯静叶的压气机在不同轴向间隙下时序效应的实验

实验研究了一台采用正弯静叶的低速压气机在不同轴向间隙下的时序效应,详细测量了二级静叶出口的横截面流场.实验结果表明:随着轴向间隙的减小,时序效应未见明显变化,压气机扩压能力增强,输入扭矩随之增加,效率则呈现出先增大后减小的趋势,表明存在最佳周向间隙,同时喘振裕度有所下降.

跨音速正弯均匀加载叶片数值与试验研究

在相同边界条件下对均匀加载、正弯均匀加载、后加载、正弯后加载4种类型静叶片进行数值分析,并对正弯均匀加载叶片的环形叶栅试验件在出口马赫数为0.97的风洞台上做吹风试验。研究表明:正弯叶片有效控制了端部的二次流并使损失在径向均匀化,马赫数等值线与流道中心线正交;同样的边界条件下,无论均匀加载还是后加载叶片,有效的正弯均能使总压恢复系数提高1%以上。

微型钢管桩正截面受弯性能试验及有限元分析

为了研究不同加强形式对微型钢管桩抗弯承载力的影响以及验证所建立的ANSYS模型的准确性,对9根微型钢管桩进行了抗弯性能试验,并在此基础上建立关于微型钢管桩抗弯性能的有限元模型,研究钢管管径、钢管内部填充材料类型等参数对微型钢管桩正截面承载力的影响。试验结果表明:钢管外径的增大对承载力提高影响最大,内部植筋影响次之,外包混凝土影响最小。有限元分析结果与试验结果较吻合,验证了该有限元模型的准确性,可应用于微型钢管桩的抗弯分析。

地铁车站STS工法钢管混凝土横向连接正截面受弯数值模拟研究

韩国STS工法是一种用于下穿高速公路的隧道施工工法,该工法主要是采用管幕作为初期支护,具有沉降小、施工速度快的特点。沈阳某地铁车站施工将采用韩国STS与洞桩法施工技术结合的方法。然而焊接下翼缘板的改进,使得结构的抗弯刚度等一系列力学性能发生了较大的改变,迫切需要相关研究为施工与设计提供理论基础。使用ANSYS有限元分析软件,得到了STS结构竖向荷载作用下的应力分布与变形特点,结果表明焊接翼缘板在提升结构抗弯性能中起到了重要的作用。同时通过钢管的应力分布与变形特点,发现了翼缘板焊接后钢管壁出现了横向拉伸变形,该变形使得结构出现了应力集中的现象,同时也说明此时平截面假定不适用。

预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的正截面受弯承载力分析

对预应力碳纤维布加固钢筋混凝土梁的受力性能进行了分析,提出了极限弯矩、开裂弯矩、消压弯矩的计算公式,同时,为了保证加固梁破坏时的延性,结合碳纤维布的材料特性,给出了最大与最小配布率的计算公式。

预应力FRP筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法研究

为研究预应力FRP配筋混凝土梁正截面受弯承载力计算方法,以完全非金属试验桥—秭归松树坳大桥为依托工程,提出基于平截面假定的预应力FRP筋梁正截面承载力的理论计算方法。利用该理论计算了完全非金属20 m预应力空心板梁的正截面受弯极限承载力,用有限元数值计算的结果验证了其准确性。FRP筋材的应力-应变为完全线性,其承载能力的计算方式与普通混凝土构件有所不同。完全非金属梁进行超筋设计,以构件受压区混凝土压碎为破坏依据是合理的,此时的FRP筋材应未达到设计强度,而且利用积分代替等效矩形应力图形简化的计算方式可得到更准确的结果。

型钢轻骨料混凝土梁正截面受弯裂缝实验

为有效控制型钢轻骨料混凝土构件的裂缝宽度,采用跨中集中荷载的加载方式,进行型钢轻骨料混凝土梁开裂实验,分析裂缝宽度与荷载的关系,利用最小二乘法,得到型钢轻骨料混凝土梁的正截面受弯最大裂缝宽度计算公式。验算结果表明,计算值与实测数据符合较好。采用该公式计算最大裂缝宽度是可行的。