叶轮顶部间隙对向心透平总体性能影响的研究

对微型燃机向心透平叶轮顶部间隙流动在级环境下进行了全三维粘性数值模拟．研究结果表明:顶部间隙小于 2％时,间隙每增加1％,级效率降低1．5％,而级通流能力有所降低;径向与轴向间隙变化对级性能影响有很大差别, 径向间隙增加对级效率降低的影响是轴向间隙增加的8．3倍,径向间隙增加使通流能力增强的程度是轴向间隙增加使通流能力减弱的4．2倍。此外,将间隙流场与文献报道试验结果进行了比较,差别主要在工作轮顶部区域。

微型燃机向心透平叶轮顶部间隙流动的数值模拟

对自行研制的100kW微型燃气轮机向心透平叶轮,在级环境设计工况下的顶部间隙流动进行了全三维黏性数值模拟研究,其动静间隙信息传递采用混合平面方法,湍流模型采用SpalartAllmaras模型.结果表明向心透平叶轮顶部间隙流场在轮壳相对运动速度很高的情况下,其影响因素除了所熟知的叶轮叶片顶部间隙两侧压差以及已得到试验验证的轮壳相对运动外,还有另一个重要因素是叶轮叶片表面次流,其存在使得叶轮顶部间隙流场更加复杂;叶轮进口较大的负冲角是该向心透平叶轮叶片表面较强次流形成的主要原因,在研究向心透平叶轮顶部间隙流场时不应忽略.

顶部间隙对对旋轴流风机性能影响

为了研究分析顶部间隙对旋风机内部三维流场和性能参数的影响,分别对2.5%、3.0%、3.5%、4.0%四种顶部间隙建立从集流器入口到扩散器出口的三维全流道作为计算域,采用SIMPLE算法和RNG湍流模型,通过专业流体计算软件Fluent求解三维Navier-stokes方程,对三维全流场进行数值模拟.结果得出顶部间隙产生的泄漏流在二级叶轮间隙处泄漏相比于一级叶轮处更加恶劣,其影响范围也有所扩大,顶部间隙对对旋风机效率和全压的影响程度比单叶轮风机更加严重.因此,考虑到制造水平和转子振动的限制,合理地设计顶部间隙,不仅可以改善风机性能,而且可以避免叶片与机壳接触发生故障,造成意外事故.

动叶顶部间隙结构对涡轮性能影响的数值分析

富氧燃气中工作的涡轮动叶顶部间隙较大,导致泄漏损失很大通过对四种不同动叶顶部结构的涡轮级进行流场数值模拟,比较了其对涡轮性能、流场的影响。结果表明,动叶顶部围带与壳体迷宫结构的泄漏量最小,因而效率损失最小。

具有静止顶部间隙透平叶栅气动特性的实验研究

对具有静止顶部间隙的常规透平直叶栅和透平正弯叶栅的流道和间隙进行了测量，得到流道及间隙内的详细参数，结果表明：顶部间隙的存在对叶栅的气动性能有较大影响，使叶栅上半翼展损失明显增高，叶片正弯曲减小了叶顶后部的横向压力梯度，削弱了泄漏流与端壁横流及二者的相互作用，降低了叶栅的流动损失。

汽轮机可倾瓦轴承顶部间隙测量方法探讨

通过可倾瓦轴承的结构特点及工作原理分析,采用传统的压铅丝和抬轴法来测量可倾瓦顶部间隙均会产生一定误差,而采用固定螺栓来调整瓦块位置的方法能够有效的消除前两种方法测量方法上存在不足,提高测量精度。

对旋轴流通风机顶部间隙对风机性能的影响

以对旋轴流通风机顶部间隙为主要研究方向,忽视其他物理参数的影响,以流体计算软件Fluent为主要模拟软件,对不同顶部间隙下风机内部流场进行数值模拟仿真,对比分析相对顶部间隙为2.5%、3.0%、3.5%和4.0%四种物理模型下风机不同性能的变化情况,为多级叶轮通风机分析提供进一步的研究依据。

顶部间隙对煤矿轴流式通风机性能的影响分析

为进一步提升通风机性能,掌握不同参数对通风机性能的影响机理,基于FBDCZ5.0对旋轴流式通风机建立Solid Works三维模型,根据不同情况进行不同的网格划分,采用FLUENT软件分析研究顶部间隙对通风机静压、全压、效率、泄露流动以及电机的匹配程度,为后续改进并完善通风机顶部参数提供指导。

向心涡轮叶轮顶部间隙泄漏流动特性研究

对微型燃气轮机向心涡轮叶轮顶部间隙泄漏流动,在级环境下进行了全三维粘性数值模拟研究.结果表明,轮盖和叶轮叶片顶部之间的相对运动引起的刮削流以及叶轮顶部压力面和吸力面两侧的压差对间隙泄漏流动起主要控制作用,叶顶线速度越高,间隙尺寸越小,刮削作用越强;改变叶轮转速对叶轮中部和导风轮顶部间隙内的泄漏速度影响不大,但是叶轮转速能明显影响通道涡涡核与吸力面之间的距离;间隙泄漏量主要在导风轮顶部区域形成,如布置泄漏抑制结构,在轮盖子午弦长的中后部将是最有效的.

带间隙轴流转子顶部三维整体平均速度测量

用三维激光多普勒测速系统对带间隙轴流转子顶部流场进行测量。在15个不同轴向位置上,获得在90%叶高以外的转子内部、进口以及出口三维整体平均速度分布。根据所测量得到的三维速度,清楚地展现了转子顶部流动的特性,特别是泄漏流对顶部流动的影响。泄漏流沿叶顶弦线从顶部流出,在叶片吸力面侧形成泄漏涡,叶片的旋转运动使得泄漏涡核心向压力面靠近。在顶部区域泄漏流和主流发生混合作用,并被认为是叶顶泄漏流动所造成的主要流动损失之一。

基于Monte Carlo方法的叶片顶部间隙不确定性分析

以燃气轮机压气机叶片Rotor37的叶片为研究对象，分析了叶片顶部间隙的不确定性对叶片性能的影响。基于MonteCarlo方法中伪随机数的产生方法、正态分布变量产生方法以及均匀抽样方法，采用C＋＋语言完成了MonteCarlo方法的编程并进行验证。采用该程序抽取了满足正态分布的顶部间隙样本，利用商用CFD（计算流体力学）软件NUMECA计算分析顶部间隙的不确定性对叶片绝热效率的影响。结果表明：在该样本条件下，计算得出的叶片绝热效率基本满足正态分布且叶片绝热效率随着前缘间隙的增大而降低。

压气机非定常叶顶间隙流的数值模拟研究

利用数值方法研究了某低速轴流孤立压气机转子中非定常叶顶间隙流的流动特征和频率特性。结果显示转子顶部区域的压力脉动主要来源于叶顶泄漏涡的非定常波动。波动的具体形式表现为泄漏涡瞬态空间位置、尺度和形态的周期性变化,波动频率为1266 Hz。

叶顶间隙大小和壁面相对运动对低速轴流压气机孤立转子性能的影响

本文针对一低速轴流压气机孤立转子,利用数值方法分析了不同叶顶间隙大小、机匣和叶顶之间相对运动对其总体性能的影响。 结果表明存在着最佳顶部间隙,原因是顶部区域吸力面边界层引起的损失由于叶顶间隙流的作用而减少,虽然存在泄漏损失,但总损失却小于无顶部间隙时的损失。壁面相对静止和相对运动时的顶部区域二次流和损失分布有着明显的区别,因此某些没有考虑壁面相对运动的平面叶栅实验或计算结果在用于压气机转子设计时,需要经过一定的修正。

间隙流触发压气机内部流动失稳机制及周向槽扩稳机理

利用高频响动态压力传感器对某低速轴流压气机转子的失速先兆和顶部流场进行了详细的测试,探明该压气机内部存在与叶顶间隙泄漏流相关的突发型失速先兆,对压气机转子内部流场进行了单通道定常和非定常数值模拟,详细分析了压气机内部流动失稳过程中顶部流场结构的变化,揭示顶部间隙泄漏流触发轴流压气机内部流动失稳机理.在此基础上,利用周向槽处理机匣结构对顶部间隙泄漏流进行控制,并探讨了周向槽处理机匣结构提高压气机稳定工作裕度机理.

有间隙涡炉叶栅涡系结构的数值模拟

对具有 3 6 %相对叶顶间隙的涡轮叶栅三维空间流动进行了数值模拟 ,分析了大间隙涡轮叶栅流场的涡系结构。结果表明在叶顶间隙内部和上半翼展现出了复杂的分离流动 ,同时由于叶顶间隙的存在 ,上。

轴流压气机机匣处理研究进展及评述

喘振和旋转失速裕度等稳定性问题是压气机设计者所关心的主要问题之一,不稳定流动大多数情况下都是从压气机端部区域开始的,如果能够延迟端部区域的失速,就能提高压气机的稳定工作范围．在过去的30多年中,许多种型式的处理机匣结构被用于改善端部区域流动,提高压气机的稳定工作范围．从机匣处理的实验研究、理论分析和数值模拟3个方面对轴流压气机机匣处理的研究进行了回顾,讨论了处理机匣内部流动机理及其对轴流压气机性能和稳定性的影响,并指出了机匣处理研究的发展趋势．

带周向槽机匣处理的离心压气机扩稳机理分析

机匣处理能够改善压气机稳定裕度,扩大其稳定工作范围。通过对带周向槽机匣处理的NASA低速离心叶轮(LSCC)进行了时间精确的全三维数值模拟,并对周向槽机匣结构和实壁机匣结构在近失速流量点工况下的计算结果进行了比较分析。分析结果表明,周向槽处理机匣对叶顶间隙泄漏涡的抑制是周向槽机匣处理扩稳的主要原因。

轴流压气机内部流动失稳及机匣处理扩稳机理探索

本文首先利用动态测试手段和非定常数值模拟手段探讨了亚音速条件下叶顶复杂流动机制触发轴流压气机内部流动失稳机制。然后利用全三维非定常数值模拟技术对二种不同处理机匣与亚音速压气机转子叶顶流场之间的耦合流动机制进行了详细的分析,对比分析了处理机匣引入前后压气机叶顶流场结构的变化,研究结果表明:顶部间隙泄漏流所导致的堆积在叶片通道相邻叶片压力面附近的阻塞是触发该压气机内部流动失稳的主要的机制,而处理机匣结构能够抑制或者吸除叶顶区域由于顶部间隙泄漏流导致的阻塞,推迟相邻叶片压力面前缘附近间隙泄漏流溢流的出现,从而提高压气机的失速裕度。

考虑叶顶泄漏的透平级非定常气动性能研究

针对存在动叶顶部间隙泄漏流的一级半透平级非定常流场,应用全三维黏性非定常数值模拟方法详细研究了动叶顶部间隙泄漏流气动特性,旨在揭示泄漏流与下游静叶栅的非定常干涉作用.结果表明:动叶顶部间隙泄漏流引发第二列静叶前缘85%叶展位置处静压波动;受相邻叶排间势干涉作用,第二列静叶50%叶展位置处的静压波动集中于流道中部;在第二列静叶出口截面,动叶顶部泄漏流引发的泄漏涡,其强度及空间分布并未随时间发生明显变化;汽封内的泄漏流静压随时间周期性波动,压力值的更新首先出现于下游并朝向上游流发展.

四级轴流涡轮变工况数值分析

采用FINE/Turbo软件包,对一个四级轴流空气涡轮两种转速下的不同流量工况进行了全三维数值模拟,与实验数据进行了涡轮效率、压比以及级间参数分布的比较。结果表明,计算与实验结果在各种工况下的性能符合良好。本文还对设计流量及小流量工况下透平内的流动情况进行分析和比较,研究这两种典型工况下叶片表面极限流线图谱、间隙流动特征等的差异。分析表明,在小流量工况下,与通道涡对应的分离线位置和展向尺度都与设计工况存在显著差别,动叶顶部间隙涡的再附形式以及叶片压力面极限流线图谱也发生了较大变化。