环形扩压叶栅流动非定常控制方法的PIV研究

利用合成射流发生器对于一台环形扩压叶栅进行了流动主动控制的探索,发现适当的非定常激励方式可以使得环形叶栅的总压损失明显减小。同时利用二维粒子图像测速仪(Particle Im age V e loc im etry,简称P IV)测量了扩压叶片绕流流场。获得了不同攻角下,在不同的激励频率和激励强度下,流场结构的变化。结果表明非定常激励可以使叶片绕流流场结构发生明显变化。在合适的非定常激励下,扩压叶片的叶背分离流动得到明显抑制,尾迹漩涡的强度和尾迹宽度均明显减小,流线分布比无非定常激励时更加平滑。实验结果能够与环形叶栅时均总压损失的变化相吻合。对于这一非定常控制方法的作用机理也进行了初步的分析。

容腔泄漏流对环形扩压叶栅性能的影响

为探究容腔泄漏流对环形扩压叶栅气动性能及流场结构的影响,基于验证的数值模拟方法对环形扩压叶栅进行研究,分析泄漏流流量、周向速度大小对角区分离和总压损失的影响。结果表明,随着泄漏流量增加,通道涡PV扩展范围变大,角区分离提前出现,叶栅总压损失系数逐渐增加,当泄漏流量系数增大至1.5%时,总压损失系数增加22.9%;泄漏流周向速度的增加改善了近端壁区域堵塞情况,贴近端壁的流体向吸力面偏转程度减弱,偏移范围减小,当周向速度系数增大至1.1时,总压损失系数降低21.3%。

环型扩压叶栅中应用弯曲叶片的研究

在环型扩压叶栅实验风洞上进行了弯曲叶栅出口测量实验 ,研究了零冲角附近下常规直叶栅、正倾斜叶栅、正弯曲叶栅、S型叶栅对出口总压损失分布情况和二次流速度矢量的影响并进行了分析。

在静止扩压环形叶栅中捕获轴流压气机非定常耦合流型的实验研究

本文研究了在静止扩压环形叶栅中如何实现非定常自然流型(UNFT)向非定常耦合流型(UCFT)的转变,以及耦合流型对轴流压气机能带来多大的时均性能提高。在环形叶栅台上的大量实验研究表明:当以一定方式实现非定常耦合流型后,其分离旋涡缩小,流场中涡量减小,流动损失下降,时均性能有较大幅度提高。实验中将常规的气动感头测量和小惯性热线风速仪测量以及数字式PIV瞬态场测量技术相结合,来获得非定常两代流型的流动图案和时均性能及其相互比较。

环形叶栅分离旋涡频谱特性研究

施加非定常气流脉动激励将大幅度减少叶栅分离损失。而激励的效果与本身的气流脉动频率以及强度等因素有关。为了考察非定常气流脉动激励对叶栅气流分离的作用,以及激励作用效果最佳时激励脉动频率与叶栅分离旋涡脱落频率之间的关系,进行了叶栅分离旋涡脱落频率的测量。实验在环形叶栅实验台上进行,利用IFA300热线风速仪等测试仪器进行实验,分析了不同实验条件下环形扩压叶栅后流动脉动的分布情况。结果表明,在不同迎角以及不同测量位置处(叶中和端壁压),所测环形扩压叶栅后的流动分离均存在某一特征频率。此外对导流叶栅后和环形扩压叶栅后的流动情况的对比说明了在叶轮机械非定常流中流动分离频率的锁定(lockon)现象[1]。