Experimental Study of Bowed-twisted Stators in an Axial Transonic Fan Stage

Bowed-twisted stators with large camber angles have been developed to replace the conventional tandem stators in an axial transonic fan stage working at high subsonic speeds. Experimental study is carried out on both stages with tandem stators and with bowed-twisted stators. Compared to the tandem stators, the bowed-twisted stators change the distribution of the low-energy fluid and the potential high-energy fluid at the compressor outlets, reduce the endwall loss significantly, improve the aerody- namic matching of rotors and stators, and eventually increase the fan stage performances. The aerodynamic performances of the fan stage at different operating points are compared and contrasted. The results show that the transonic fan stage with bowed-twisted stators has better aerodynamic performances. It is thus suggested that the bowed-twisted stators with large camber angles be popularized into the high-loaded transonic fan designs.

平均载荷系数0.5一级的双模式压气机设计研究与验证

为全面提升压气机的研制能力,本文对平均载荷系数0.5一级的带单双外涵两种模式(双模式)核心驱动风扇的四级压气机开展了设计技术研究与验证。针对其平均级载荷系数高、两个模式性能变化大等特点,开展了双模式高负荷压气机设计、低损失大流量范围导叶设计以及低损失大攻角范围可调静子设计等技术研究工作,并在此基础上完成双模式核心驱动风扇与四级压气机的设计,开展0.8~1.0相对转速的三维特性分析,全面研究单双外涵两种模式下各级的匹配情况。试验结果表明:单双外涵两种模式下,压气机流量、压比、效率达到设计指标。单外涵模式1.0相对转速,最高效率0.874,双外涵模式0.924相对转速,最高效率0.87,两种模式下压气机流量调节范围达到31.4%。各级匹配良好,突破了双模式核心驱动风扇与压气机一体化匹配设计和平均载荷系数0.5一级的高负荷压缩部件设计等关键技术,为下一代发动机的核心压缩部件设计奠定了基础。

核心机驱动风扇级气动特性及静子方案研究

核心机驱动风扇级(CDFS)是实现变循环发动机宽涵道比调节的关键部件之一,其在不同工作模式下出口气流角差异较大,造成CDFS与下游部件匹配困难。针对这一问题设计在CDFS转子后增设一排小弯角静子叶片的方案,优化CDFS与下游部件的匹配效果。使用NUMECA中的AutoGrid5软件包对CDFS进行网格划分和仿真计算。计算结果表明:在转子后增加静子会降低CDFS的效率,但能提高CDFS的稳定裕度,双涵道模式下小弯角静子方案的稳定裕度相对无静子方案提高4.4个百分点,且压比、效率均高于常规静子方案,是一种性能较优的CDFS静子方案。

矿山多级机站通风系统风机优化选型方法

为了确定多级机站风机的最优不平衡风压分配方式,提出了一种以通风风机功率最小、最佳匹配风机风量和最佳匹配风机风压为目标的多级机站风机优选多目标优化模型,可用于确定各装机点所需的优选风机型号及风机安装角度。该模型既获得了近似满足风量要求的优选方案,也避免了非线性模型求解不收敛的问题,并在大规模多级机站通风系统中表现出高效的求解能力。此外,提出的多风机优选方法通过数学模型构建各级机站之间的相互约束关系,在风机工况范围内约束各装机点的不平衡风压,以解决各级机站风机风压合理分配的问题,避免因风机风压分配不合理导致风机选型失败。实例验证结果表明本研究的多级机站通风系统风机选型方案是可靠的。

基于CFD的多级轴流风机动静干涉及激励特性研究

为了探究多级轴流风机的动静干涉及激励特性,分析每级叶轮不同相位排布对风机气动性能和流场激励的影响,对五级一体化轴流风机模型进行数值模拟。分别改变每级叶轮的相位排布角度为0°、2°、4°、6°,获得轴流风机内部流场和性能参数以及每级叶轮受力情况。结果表明:随着排布角度增大,叶轮对流体挤压增大,后半段流场流动恶化,效率约下降2.1%。每级叶轮受力的主要特征频率为叶频(fBPF)及其倍频,且幅值随频率增加而快速减小。同时,排布角度对每级叶轮受力的影响也体现在流场性能和流体能量上,越稳定的流场,其特征频率越集中且振幅较高。

吸附式风扇/压气机技术的进展与展望

吸附式风扇/压气机是目前国内外高增压比压缩系统的一个重要研究方向.对其产生的背景,研制的必要性,技术特点以及研究动向进行了回顾和分析.这一技术的采用能够大幅度提高压比,减少发动机的轴向长度和重量,降低风扇的噪音;在做功能力增加重量减轻的同时,能够增加飞行器的灵活性以及有效载荷,从而减少燃油消耗.但是这种新型的结构也带来了强度、气弹稳定性等问题,对此给出了一些分析结果和建议.

紧凑布局核心机驱动风扇级设计参数影响分析

以某核心机驱动风扇级(Core driven fan stage,简称CDFS)的气动方案为例,使用新版Denton程序通过数值模拟分析了气动布局、预旋分布和转子径向负荷分布对CDFS性能的影响。数值结果表明:利用CDFS静子取代高压压气机进口导叶是一种紧凑高效的CDFS气动布局;CDFS效率所受的影响主要来自转子效率的变化,工作裕度所受的影响主要来自静子负荷的变化;增加CDFS转子叶根的设计压比可以降低CDFS静子叶根的气动负荷,从而使CDFS获得更为均衡的性能。

变循环发动机稳态控制规律设计的新方法

变循环发动机(VCE)具有较多的可调参数,为了进行变循环发动机的多变量稳态控制规律优化设计,提出了用于变循环发动机稳态控制规律优化设计的一种新方法-逆算法。该方法基于敏感性系数矩阵,采用可调参数替换传统部件级性能计算模型中的独立变量,在给定变循环发动机主要状态参数和部件参数的条件下,实现了可调参数的求解,进一步完成发动机稳态控制规律的优化设计。对比表明,逆算法的计算精度和收敛速度与传统算法一致,收敛性得到了改善。对带有核心机驱动风扇(CDFS)的双外涵变循环发动机亚声速巡航的节流状态控制规律优化后,使得巡航推力下的安装耗油率比定几何的双外涵和单外涵发动机分别下降7.8%和16.4%,而地面安装耗油率最大降低约3.4%。结果表明,逆算法是变循环发动机稳态控制规律优化设计的一种有效途径。

核心机驱动风扇级在非设计模式下的匹配方法研究

核心机驱动风扇级(CDFS)是双涵道变循环发动机的关键部件之一。为了开展CDFS在非设计模式下(双涵道模式)的匹配分析,利用速度三角形建立了CDFS在双涵道模式下的匹配特性图,该图能够正确反映双涵道模式下CDFS的工作特点和主要气动参数的变化趋势。结果表明:给定CDFS在双涵道模式下流量时,随着压比下降,需要降低CDFS在双涵道模式下的转速才能保证转子进口相对气流角不变;给定双涵道模式的流量和压比时,若要使转子进口相对气流角下降,需要增加CDFS在双涵道模式下的转速。

三外涵变循环发动机性能数值模拟

与双外涵模式相比,三外涵变循环技术将使发动机工作范围更广,更易满足未来发动机的自适应要求,及更大提升飞机综合性能。在带核心机驱动风扇级(CDFS)双外涵变循环发动机性能仿真方法基础上,构建了前调节阀门、后调节阀门、第三外涵等的数学模型,开展了三外涵变循环发动机性能模拟方法研究,重点分析了三外涵变循环发动机的稳态性能。结果表明:相比单外涵和双外涵模式,三外涵模式总涵道比调节程度更大,发动机最大状态与亚声速巡航状态间的燃油经济性更明显。

两级动叶可调轴流风机内流特征的数值模拟

采用Fluent软件对某600MW机组配套的两级动叶可调轴流一次风机进行了全三维定常数值模拟,分析了风机第一、第二级叶轮内流特征和动叶安装角对风机性能的影响.结果表明:第二级叶轮出口总压整体呈现高压区和次高压区交替分布的特征,且比第一级叶轮的对称性差;第一、第二级叶轮叶片压力面、吸力面的总压和静压分布规律相似;第二级叶轮叶片压力面和吸力面相应位置上的静压值均大于第一级叶轮叶片;随着动叶安装角的增大,第一、第二级叶轮的总压升系数和静叶的扩压系数均增大,且第二级叶轮大于第一级叶轮,表明第二级叶轮的做功能力和静叶的扩压能力均比第一级叶轮的大.

密集烘烤定色和干筋期风机转速对上部烟叶外观质量和内在品质的影响

为了进一步改善上部烟叶质量和优化密集烘烤工艺,通过变频器控制密集烤房循环风机转速,研究了密集烘烤定色和干筋期不同风机转速对上部烟叶外观质量、化学成分及协调性、致香物质含量和感官评吸质量的影响.结果表明,定色期和干筋期的风机转速对上部烟叶的外观质量和内在品质的形成有重要作用,适当降低风机转速能够明显提高上部烟叶的烘烤质量,其中以T3处理(干球温度42～47℃时风机转速为1 440 r.min-1,47～60℃时960 r.min-1,60～68℃时720 r.min-1)对烤后上部烟叶外观质量、化学成分协调性和感官评吸质量的改善效果较为突出,显著提高了大部分香气物质的含量,其烤后烟叶香韵好,香气量充足,香气质纯净,刺激性较小,浓度和劲头适中,杂气少,口感好,在一定程度上改善了上部叶的可用性.

矿井多级机站通风系统优化设计方法的研究

阐述了矿井多级机站通风系统优化设计常用的方法,以斯考德——亨斯雷法、应用图论的点势分析法2类方法对2座矿山通风系统进行优化设计,说明优化方法可行性及其各自的特点,认为斯考范-亨斯雷算法简便易掌握。

弯曲叶片静子对核心机驱动风扇级的影响研究

针对核心机驱动风扇级气动设计问题,采用定常数值模拟方法,对某核心机驱动风扇级进行建模,分别采用直叶片静子和弯曲叶片静子在级环境中进行三维仿真,对比分析了单外涵模式和双外涵模式下分别采用直叶片静子和弯曲叶片静子的气动参数和流场,并揭示了不同模式下静子的气动参数特点,结果表明,正弯曲叶片适用于核心机驱动风扇级,其能够改变静子载荷的径向分布,削弱根部的气流分离,减少了气动损失,提高了效率,且对两种工作模式均有效;单外涵模式静子宜采用偏负攻角设计。

回风侧多级机站通风系统的应用研究

结合三山岛金矿的具体情况,因地制宜地研究应用了以回风侧为主的多级机站通风系统模式。在该矿的通风系统改造中,建立起了完善的回风侧多级机站通风系统,使Ⅱ、Ⅲ级机站的风机运行效率达到了65%以上,全系统的有效风量率达到70%以上,彻底改善了井下通风状况。

GW级机组引风机与增压风机合并设置

简述天津北疆电厂2×1000MW超超临界机组锅炉引风机选型过程,介绍其引风机与增压风机合并设置的应用。通过对单级和双级动叶可调轴流风机的结构、运行维修、制造、投资特点以及订货情况的对比,说明GW级机组引风机与增压风机合并设置采用双级动叶可调轴流风机是可行的。针对引风机与增压风机合并设置的特点,探讨了锅炉炉膛设计瞬态负压及防内爆保护措施,分析了锅炉运行的安全性,认为在脱硫系统投入率高的情况下,引风机与增压风机合并设置可以提高机组运行的经济性。

砂砾岩扇体叠合期次及有利储层预测:以东营凹陷北部陡坡带丰深1井区为例

陡坡带砂砾岩扇体储层为近年来油气勘探的热点和难点之一,目前对该类储层的发育特征认识不清,描述技术尚未成熟。在测井响应特征的基础上,利用合成记录标定、模型正演及三维镂空透视等技术,对东营凹陷北部陡坡带丰深1井区砂砾岩扇体的叠合期次进行了研究,并预测了有利储层。结果表明,丰深1井区沙四下亚段盐膏层下砂砾岩体具有典型的近岸水下扇的测井响应,表现为砂砾岩体的速度随深度增加明显增大,且远远高于其上覆围岩的速度,油气相对比较富集的扇中部位与扇端之间存在明显的速度差,在地震上形成较强的反射。研究区发育3个有利的砂砾岩体带,均呈近南北向展布,根据研究区盐膏层下砂砾岩体具有扇根封堵、扇中富集、叠合连片的特点,将沙四下亚段盐膏层下划分为6个期次的扇体,近期部署的探井钻探情况与预测结果相吻合。

1996—2006年金属矿山通风系统建设及其进步

根据1996—2006年我国50个金属矿山通风系统建设的基本情况的分析研究,论述其主要进步:各种型式的多级机站通风方式、子域分区——单元子系统通风方式、矿井入风流预热与预冷技术、空气幕调控技术与矿用节能风机等进一步推广应用和取得的显著的技术效果和节电效益,其中有效风量率平均达71.57%,风机装置效率平均达74.17%,年节电达3459.51×104kW.h。初步形成了我国比较完整的金属矿山矿井通风的理论体系和独具特色的矿井通风技术,为矿山安全生产做出了重要贡献。

NASA67跨音风扇级内粘性流场的准定常数值模拟

本文使用商业软件数值研究ＮＡＳＡ６７跨音速两级风扇第一级在近最高效率点和近堵塞工况点的三维粘性流场。对用细网格计算的级内流场进行了细致的分析，揭示了转子中的激波、附面层、间隙涡、分离流动、流动径向掺混等流动现象，给出了转子与静子叶道中的二次流动和能量损失的分布。

高负荷低反动度吸附式风扇气动设计与性能分析

为了探索研究风扇负荷极限,采用基于增加进口正预旋和动叶轴向速度提升的两种低反动度设计方法,对叶尖切线速度为370m/s的风扇级进行了气动设计研究。通过三维数值计算,结果表明,在设计点,风扇级实现了2.39的单级压比,通流效率达90.84%,且抽吸流量仅为进口的5.5%,达到了设计目标。进一步的流场分析表明,静叶根部较高的损失系数一方面与较强的激波有关,另一方面与端壁过大的抽吸流量导致的堵塞有关。改型设计应从降低根部入口激波强度或降低抽吸流量,即增加抽吸背压或缩小抽吸面积入手。