内置涡核破碎翼参数对旋风分离器性能影响的仿真研究

内置涡核破碎翼旋风分离器具有保持较高效率同时降低压降的特点。研究涡核破碎翼参数对分离器性能的影响有重要的意义。本文利用计算流体动力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)和离散化模型(DPM),模拟涡核破碎翼参数对分离器性能的影响。结果发现:随着相邻涡核破碎翼间距增大,分离器收集效率及压降均呈现缓慢增长趋势,而随着每组涡核破碎翼个数增加,分离器收集效率及压降均呈缓慢下降趋势。

内置涡核破碎翼旋风分离器内颗粒受力数值分析

内置涡核破碎翼旋风分离器具有维持较高效率同时降低阻力的特点。研究其内部颗粒受力情况对揭示其工作机理有重要意义。利用计算流体力学方法(CFD),采用雷诺应力模型(RSM)模拟流场,在此基础上,应用拉格朗日离散化模型(DPM)对传统Lapple型旋风分离器加设涡核破碎翼前后的内部颗粒进行追踪,并对其进行受力分析。结果表明:内置涡核破碎翼旋风分离器在颗粒分离时间及受力在数值上均与传统分离器有所差别;涡核破碎翼叶片较短时,径向合力主要表现为向外,离心力占主导作用,利于颗粒收集;叶片较长时,颗粒受到气流扰动作用加剧,径向上的运动随机性增加从而不利于分离。

涡轮转子叶尖泄漏涡涡核稳定性及控制

以GE-E3第一级涡轮转子为研究对象,对转子叶尖泄漏涡涡核破碎特征和稳定性机理进行了分析和归纳。研究表明:叶尖泄漏涡涡核破碎的动力是离心不稳定性;发生失稳后,涡核区域迅速膨胀,形成低速的回流区;涡核的稳定性取决于螺旋因子和逆压梯度两个因素。然后,从涡核稳定性的角度开展了叶尖泄漏损失控制的研究,计算表明:叶尖叶型的负荷前移能够减少叶片尾缘附近间隙内的横向压力梯度;吸力面喉部位置以后型线拉直能够减少喉道后的扩压系数;通过这两个措施生成的新叶片能够有效地减弱叶尖泄漏涡,抑制涡核的不稳定性,减少叶尖泄漏流损失。