轴向密流比对叶栅性能影响的研究

轴向密流比是决定叶轮机械叶栅流动工作状态的一个重要参数,它对叶栅诸性能有较大的影响。本文对该问题进行了一些理论及实验方面的研究,推导出了叶栅总压损失系数、尾迹附面层特性参数、叶栅增压比及扩散因子等叶栅性能参数与轴向密流比的关联方程,并对某压气机叶栅进行了吹风实验,得到了不同轴向密流比条件下的叶栅性能。理论计算与实验结果进行了比较,两者的吻合程度是令人满意的,表明本文所得出的理论关联式可以有效地估算轴向密流比对叶栅性能的影响,具有一定的实用价值。

轴向密流比对叶栅性能的影响

轴向密流比对叶栅性能有较大的影响,本文对该问题进行理论及实验研究,导出了叶栅主要性能参数与轴向密流比的关联方程,通过压气机叶栅吹风实验,得到了不同轴向密流比条件下的叶栅性能。理论计算与实验结果吻合的程度令人满意,表明文中所得出的理论关联式可以有效地估算轴向密流比对叶栅流动的影响,具有一定的实用价值。

大密流比高亚音叶型优化设计

二维叶型是构成轴流压气机三维叶片的基本元素。密流比是影响由回转面二维型所构成叶栅气动性能的重要参数。采用基于遗传算法的优化平台,进行大密流比高亚音叶型优化设计;研究目标函数设置方法并考察大密流比情况下载荷分布规律。研究表明:以设计工况点参数为目标进行单工况优化不仅可有效提高设计工况性能,也可以有效提高非设计工况性能;对于大密流比高亚音静子/转子叶型,载荷沿弦向分布较均匀,不呈前加载特性;对于大安装角转子叶型,压力面局部凸起与吸力面尾缘配合,形成收缩流道,可抑制吸力面尾缘流动分离。

密流比对压气机叶栅性能影响研究

对高压比跨音轴流压气机转子流动分析,论证了在10%~90%叶高范围内转子叶片采用二维设计方法是可行的。采用数值模拟方法,对超音、高亚音转子回转面叶栅进行全工况气动性能计算,研究密流比对于压气机叶栅气动性能的影响规律。结果表明:密流比增加,超音叶栅总压比和效率均增大,结尾正激波前移,耐反压能力下降;高亚音转子叶栅气流转角增大,低损失气流角及范围增大。

高亚声速大弯角轴流压气机平面叶栅损失模型研究

基于亚声速叶栅设计点损失预估模型,结合无粘S1流场与附面层迭代计算发展了一套计算大弯角轴流压气机平面叶栅流场程序。增加弯度比分布及最大厚度修正得到设计点损失预估模型,采用马赫数修正后的叶栅有效工作范围得到一套大弯角叶栅全工况损失预估模型。分析了轴向密流比在实验中对叶栅损失系数的影响。结果表明,S1流场计算程序与修正后的损失预估模型均能准确地预估出大弯角叶栅设计点损失系数,误差分别小于0.006与0.004。非设计点损失模型能有效地预估得到叶栅有效工作范围内的损失随攻角的分布。初步验证了损失模型对高亚声速大弯角平面叶栅损失系数预估的准确性。

高负荷平面叶栅风洞流场品质改进措施数值研究

为研究不同改进措施对平面叶栅风洞流场品质的改进效果与机理,以高负荷扩压叶栅为研究对象,利用数值模拟方法研究了试验器进口段上下侧壁抽吸措施、出口导流尾板措施、抽吸与尾板组合措施对叶栅风洞流场品质的改进效果。研究结果表明:上下侧壁抽吸减小了进口段的静压梯度,减弱了上下侧壁附面层对进口流体流向的影响;导流尾板减弱了外界大气对上侧壁附近通道的影响;抽吸与尾板组合措施结合了侧壁抽吸与导流尾板的优点,使得进口静压分布均匀,通道间压差阻力差异减小,对叶栅试验段流场品质的改进效果优于其他方案。在当前马赫数工况下可使叶栅进口64%的通道范围马赫数误差<0.01,冲角误差<0.5°,有三个连续通道出口周期性较好,并且轴向密流比<1.15。

亚音速透平叶型的参数化设计及其性能分析

为获得气动性能良好的亚音速透平叶型,基于叶栅流动特征,建立亚音速透平叶型的参数化造型方法,采用解析多项式曲线和Bezier曲线,对叶片进行参数化造型。案例设计结果表明:动叶设计中,采用多项式曲线构型方法会生成速度分布不合理的唯一解叶型,而Bezier曲线构型可以通过调整叶型表面曲率分布,获得气动性能良好的透平叶型,并且该方法计算量小,适用于一般的亚音速透平叶型的设计。轴向密流比对叶栅气动性能的影响结果表明:叶型型线曲率越大,逆压梯度越大,边界层越容易产生分离;总压损失随着轴向密流比的增加而减小。