轴流风扇叶片端导叶作用的研究

本文采用数值方法研究了叶片端导叶对轴流风扇性能的影响。通过与普通开式轴流风扇比较,分析了叶片端导叶对内部流动作用的机理.数值计算结果表明:叶片端导叶的安装位置将影响轴流风扇气动效率,安装叶片端导叶不能提高风扇静压升,但是在压力面安装时能有效地减小风扇叶顶泄漏流与主流的掺混损失;在设计流量下,压力面安装叶片端导叶使泄漏涡的作用范围较小,涡核更靠近吸力面;吸力面安装叶片端导叶弱化了泄漏涡的强度但没有减小泄漏涡的作用范围。

带端导叶平面叶栅流动结构与性能的数值研究

以NACA65叶型为基础,构造出平面叶栅端导叶的流动分析模型,研究了在不同间隙尺寸条件下等宽度端导叶的安装位置对叶栅性能的作用。计算结果表明,端导叶在叶片吸力面侧安装时,叶栅性能最佳。其次,对应某一个端导叶条件,存在一个最佳的间隙大小。

基于导叶端弯的小展弦比燃气涡轮优化设计

以某型火箭发动机用亚声速小展弦比燃气涡轮为研究对象,为进一步改善涡轮内部流场,提高了涡轮效率,通过调整导叶子午端壁型线曲率、采用导叶端弯的设计方法对涡轮进行了优化设计,其作用在于减小叶片通道二次流损失,并将导叶出口压力分布进行调整,从而减小叶顶泄漏损失。基于六面体网格,采用CFX流场分析软件对优化前后结构进行了数值计算,结果表明:优化后单通道无叶顶间隙模型涡轮效率提高1.4%;采用正弯设计后,轮毂和叶顶处绝对和相对气流角显著增大,叶片中部气流角有所减小,整体分布更加均匀,消除了原型结构动叶轮毂区的流动分离;优化后全通道模型围带间隙前后压差明显降低,泄漏量从7%降低至4.75%,涡轮效率提高5.9%。

进口端壁导叶对离心压气机特性影响研究

针对进口端壁导叶对离心压气机的特性影响进行了研究,基于试验验证的压气机性能对仿真模型进行标定,并对压气机内部的流动特性进行了详细的分析。结果表明:正预旋导叶使压气机的阻塞流量和喘振流量向小流量方向偏移,可有效提升离心压气机的稳定性。负预旋导叶在流量特性上与正预旋刚好相反,使压气机特性向大流量工况偏移。进口预旋导叶的存在明显改变了叶轮进口的相对气流角,正预旋能够使得入流气流冲角变小从而提升效率,负预旋会使压气机效率特性变差。端壁正预旋导叶使离心压气机堵塞流量略有降低,但效率和稳定性明显提升。试验证实了理论结果的正确性。

导叶端隙密封结构对可调涡轮性能的影响

基于传统可调涡轮导叶,设计了一种带有端隙密封结构的喷嘴环导叶(end-clearance sealed guide vane, ESGV)。在导叶不同开度下,对ESGV可调涡轮进行数值模拟,分析了ESGV对可调涡轮性能的影响,结果表明:ESGV可以有效的抑制导叶端隙泄漏流,能够明显改善喷嘴环和转子通道的流动状态,进而提高涡轮效率。对ESGV可调涡轮和原始涡轮进行涡轮特性试验,结果显示:两型涡轮流量特性大致相同时,在导叶中开度下,ESGV涡轮效率较原始涡轮提高了5%,验证了ESGV方案的有效性。

带有端隙密封导叶的可调涡轮非稳态流场分析

本文基于端隙密封导叶(ESGV),利用数值模拟的方法研究ESGV涡轮在脉冲进气条件下的内部流场和性能,分析了ESGV对可调涡轮内部流动的影响.结果表明,整个脉冲周期内,ESGV涡轮能够有效抑制间隙泄漏流,并且,高压脉冲周期内的ESGV间隙泄漏损失降低程度大于低压脉冲周期的对应值.ESGV优化了转子进气入射角度,其转子前缘流动分离现象更弱,转子出口高熵区面积更小,整个涡轮级ESGV的流动损失更小,最终导致一个脉冲周期内的ESGV涡轮的平均效率提升了13.4%.