被动射流旋涡对高速扩压叶栅气动性能的影响

提出了一种利用压力面与吸力面间压差产生射流旋涡的被动流动控制技术以改善压气机叶栅的气动性能,在进口马赫数Ma=0.67的高速扩压叶栅上验证了其有效性。结果表明,射流旋涡可有效增强吸力面附面层与主流间的能量交换,改变下游壁面涡的结构和尺寸,推迟流动分离,减小角区损失。当射流距分离线或端壁较近时,当地较厚的附面层使得旋涡上洗区的掺混损失增加;而射流距分离线或端壁过远时均会减弱下洗区能量注入对角区低能流体的影响;指向端壁的射流会增加壁面涡强度,而沿远离端壁方向过大的偏角则会减弱射流旋涡强度,从而减弱其控制效果。当射流轴向距叶片前缘xj/cx=40%、沿叶高距端壁h/H=15%、射流偏角β=60°时,其改善栅内流动的效果最佳,总压损失减小可达5.2%,而射流流量仅相当于主流的0.27‰。

基于被动射流的汽车后视镜减阻研究

采用数值模拟和风洞试验相结合的方法,研究被动射流在汽车后视镜上的减阻效果。使用k-ε湍流模型和大涡模拟(LES)进行后视镜外流场数值模拟,得到稳态流场和瞬态流场。在此基础上,建立被动射流模型,改变射流角度,对比分析其流场特性,并通过风洞试验验证了仿真模型的有效性。研究结果表明:被动射流后视镜改变了后视镜尾涡结构,抑制了尾流中大尺度涡的形成,能够减小能量耗散,起到减阻的效果,减阻率达7.1%;射流角度的改变进一步增强了减阻效果,使减阻率提升了0.9%。

变攻角下被动射流旋涡对高速扩压叶栅性能的影响

对被动射流旋涡(PJV)控制高速扩压叶栅内的流动分离控制展开数值研究,并探究其在变工况条件下的适应特性。结果表明,PJV在设计攻角下可使叶栅总压损失系数降低5.2%,变攻角条件下的损失降低幅度最高可达7.8%,表明其具有较高的控制效率和良好的变工况适应特性。随着攻角的增大,吸力面分离位置提前,射流出口与分离区间的距离减小,PJV能够更为有效地促进附面层内低能流体与主流间的动量交换,使得壁面涡结构得到重新组织,并进一步影响通道涡、集中脱落涡等涡系结构的发展,从而推迟流动分离、减小损失。在综合考虑变攻角流场特性的前提下,应使PJV的作用位置位于分离区上游不远处,所研究的最佳射流位置位于叶片前缘上游40%轴向弦长处。

基于流动控制技术的高负荷低压涡轮数值研究

利用CFX软件对高负荷低压涡轮的叶栅流动情况进行数值模拟,针对涡轮叶片上边界层分离和流场内流动不稳定的现象,提出了被动射流和主动射流的流动控制技术,并分析了这两种流动控制技术对流场性能的影响。根据射流参数对流场性能的影响结果,对叶栅结构进行优化设计。结果表明:被动射流使得气流转折角变小,总压损失系数几乎不变,气体分离方式依旧为"开式分离",控制效果不明显;采用主动射流,在最佳射流参数下,Zweifel载荷系数较设计状态有较大幅度的增加,叶栅内流场稳定,边界层的分离得到了较好的控制。