车载滑片式压缩机数值建模及其性能研究

由于对滑片式压缩机几何优化的研究有限,大多数受几何结构影响的流动和泄漏机制尚未完全揭示。为此提出一种新型车载滑片式压缩机,其设有密封减震垫片以减小磨损摩擦,进、排气口采用异面布置且进气口端面为月牙形结构,以改善腔内流动。结合动网格技术,选取RNG κ-ε湍流模型,采用Pumplinx对滑动叶片数量、叶片尖端间隙高度进行数值研究,并搭建压缩机试验台架进行试验验证。结果表明:随着滑片数量的增多,出口温度和定转子啮合间隙泄漏减小,质量流量增加;定转子啮合间隙高度从0.01 mm增大到0.05 mm时,质量流量和容积效率分别降低了11.46%和6.69%,而排气温度增加了45.8 K,间隙泄漏量增大了1.13倍。

定子线圈端部主绝缘叠包及模具设计方法研究

介绍了一种基于三维模型的定子线圈端部主绝缘等效叠包层数和叠包厚度的计算方法。根据计算结果,分析了定子线圈锥角和转角区域绝缘性能薄弱的原因,提出了线圈模压模具理想模腔的计算方法,对提升定子线圈电气性能有积极意义。

具有轴向温差的封闭转静系盘腔流动和换热特性研究

采用数值模拟探究了具有轴向温差下封闭转静系盘腔的流动和换热特性。通过改变热罗斯比数,探究不同工况下盘腔的流动结构、温度分布以及转静盘努塞尔数的径向分布规律。结果表明:具有轴向温差的封闭转静系盘腔与等温封闭转静系盘腔的基本流动结构一致,属于典型的Batchelor流型;与等温封闭转静系盘腔相比,核心区内无量纲周向速度增大,且随着热罗斯比数的增加核心区无量纲周向速度逐渐增加、转静盘边界层内流体的无量纲周向速度也增加;具有轴向温差下,盘腔的温度沿径向逐渐降低,沿轴向先降低、经过核心区温度保持不变、靠近转盘侧继续降低;在热罗斯比数一定时,转静盘的努塞尔数沿径向逐渐增大,随着热罗斯比数的增加,转静盘的努塞尔数有所减小。

采用CFD方法的喷水推进轴流泵导叶整流性能改进研究

采用CFD方法对某喷水推进双级轴流泵流体动力性能进行预报,通过与实验结果的对比确认了该方法的可信性。通过观察设计工况泵内部流场速度、压力等参量和流线分布情况,并考察导叶出口沿不同半径处的速度环量分布,发现导叶的整流效果有进一步提高的空间。基于圆弧骨线设计法,改变导叶叶片安放角,对该轴流泵重新进行数值计算与分析。计算结果表明,改进后导叶的整流性能得到改善。最后,对比分析了不同导叶叶片数对整流性能的影响。

有预旋进气转静盘腔中的流动和换热特性数值研究

运用RNG湍流模型对有静盘外缘预旋进气和轴向中心进气、转盘外缘轴向出气和外围屏径向出气的转-静盘腔中流动和传热过程进行了数值研究。在盘腔结构中,静止内隔片和旋转内隔片将盘腔分为内转-静盘腔室和外预旋腔室。由于盘腔流动结构具有周向周期性,取盘腔的1/30作为计算域。研究发现:旋转雷诺数Reθ、预旋喷嘴进气无量纲流动速度Cw,p、静盘中心轴向进气的无量纲流动速度Cw,d和预旋比βp都不同程度地影响盘腔内流动和换热。预旋和隔片的协同作用可以很好地起到阻止热燃气入侵转-静盘腔和提供低静温冷却气体流入涡轮叶片冷却通道。

定子槽数和气隙长度对高速永磁无刷电动机性能的影响

介绍了高速永磁电机设计的总体流程,并提出高速电机设计中的几个关键问题,分析了不同气隙长度和定子槽数对电机性能的影响。结果表明,在一定范围内,气隙越大,转子损耗及转矩脉动越小,定子槽数越多,转子总体损耗越小。

改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机铁耗的影响

为研究改变定子铁芯面积对分数槽集中绕组永磁同步电机中铁耗的影响,针对定子槽提出了两组研究方案。在8极9槽永磁电机的基础上使用有限元软件,搭建了保证定子槽数不变仅增加定子槽宽整数倍和不改变每个定子槽尺寸仅增加定子槽数的两组电机。介绍了铁耗计算原理并通过仿真对比了两组电机谐波含量、定子轭部磁通密度和在不同转速下的铁耗与永磁体涡流损耗。分析结果表明,与增加电机定子槽数相比,适当地增加电机定子槽宽能有效降低电机铁耗、磁体涡流损耗和谐波含量,在不显著降低性能的情况下进行优化可确定定子槽的宽度。另外,与改变每个槽的面积相比,转矩脉动受电机定子槽数的影响更大。

平衡式双定子泵流量脉动理论分析

为了解平衡式双定子泵的输出性能,分析了1个作用周期内不同叶片数对泵流量脉动性的影响,得到了叶片数与瞬时流量之间的数学关系,并进一步探讨了双定子泵的起始相位角对内、外泵单独工作和滞后角对内、外泵联合工作流量脉动的影响.分析与计算结果表明:作用数为偶数且在1个作用周期内的叶片数≤9时,偶数叶片输出流量的脉动性较小,叶片数>9的奇数叶片输出流量的脉动性较小.研究结果为平衡式双定子泵的设计提供了理论依据.

汽轮发电机定子绕组三支路设计

本文介绍了汽轮发电机定子三支路绕组的接线原理﹑接线方式和定子槽数的选择,简述了三支路绕组的计算分析方法。

混合励磁开关磁链电机转子极数对调磁性能的影响

为了研究混合励磁开关磁链电机(hybrid excited switched flux permanent magnet,HESFPM,motors)的调磁特性,探讨影响HESFPM电机调磁性能的主要因素,解决具有宽调磁能力的HESFPM电机优化设计问题,文章通过分析不同定/转子极数和绕组结构的混合励磁开关磁链电机的拓扑结构、工作原理,比较了不同定/转子极数的混合励磁开关磁链电机的电磁性能和调磁性能。采用磁路分析方法和有限元计算方法,比较研究了不同电流密度、不同直流励磁绕组与电枢绕组槽面积对HESFPM电机电磁性能和调磁能力的影响。分析结果表明,对于采用相同定子结构的HESFPM电机,转子极数为N_s+2 (N_s为定子极数)的12槽HESFPM电机具有比转子极数为N_s-2的HESFPM电机具有更高的电磁转矩和更宽的调磁能力。最后,通过对一台12/10 HESFPM实验样机的测试进行验证。

低速条件下压气机静叶栅中弯叶片对变攻角性能影响的数值分析

使用数值计算的方法对某型压气级静叶栅的直叶片与弯叶片变攻角特性进行了对比研究,结果发现弯叶片对正攻角下的流场特性有明显的影响。由于端区扩压因子的减小和近端区吸力面一侧的密流的增加,所以弯叶片能够消除或推迟在大正攻角下近吸力面角区分离的产生。弯叶片也因此可以扩大叶栅稳定工况范围,分析结果表明在某一弯角(20°)时,达到最大,临界攻角为16°。

一种三相交流电机双层定子绕组扩大并联支路数接线方法

本文提出了一种通过将绕组最小接线单元由线圈缩小到一个单边绕组,再运用本文提出的接线单元选取方法构成支路,在保证每相各支路对称的前提下,使三相交流电机双层定子绕组并联支路数在原有支路数的基础上扩大一倍。

某涡轮级三维流场非定常数值研究

基于耦合Lantry-Menter转捩模型的SST(Shear stress transport)湍流模型,对某涡轮级在3个雷诺数工况下的全三维流场分别进行了定常、非定常数值模拟,目的在于对比分析两种计算方法所得结果之间的差异。计算结果表明,进口雷诺数为4×104时和5×105时,定常与非定常计算的涡轮级效率的差异较大,最大相差0.6个百分点,而当雷诺数为8×104时,两者差异很小;非定常计算能够较好的模拟叶尖泄漏涡的发展过程、低雷诺数下上游尾迹与下游转子叶片吸力面分离边界层干涉诱导卷起涡的形成、输运及其所导致的叶片吸力面表面压力大幅波动等非定常流动现象。最后,给出了转子出口截面上周向与径向的非定常压力脉动的分布,为基于Lighthill声类比方法的计算气动声学研究奠定了基础。

NF-6风洞马赫数控制系统研制

NF 6风洞是我国唯一一座增压连续式跨声速翼型风洞,为了提高实验雷诺数,在设计上还具有喷氮降温的功能。笔者介绍了NF 6风洞马赫数控制系统的组成、特点及运行方式,对转速控制子系统、压缩机静叶角控制子系统、二喉道栅指控制子系统等进行了较为详细的介绍。

不同螺栓数目的预旋系统流动特性数值模拟

采用标准k-ε两方程模型对静盘和转盘带有不同螺栓数目的转-静盘腔内的气动热力问题进行了数值模拟研究。在转静盘腔结构中,静盘和转盘的螺栓数目相同。由于盘腔流动结构具有周向周期性,取盘腔的1/24作为计算域。研究发现:旋转雷诺数、预旋角、静盘和转盘所带的不同的螺栓数都不同程度地影响盘腔内的流动和预旋系统的温降效果。静盘和转盘所带的螺栓所产生的搅拌作用改变了预旋系统的压降,对腔体内的气流流动和预旋系统的温降效果有较大的影响。

定子叶片数对泵喷推进器空化性能的影响

目的在改善泵喷推进器(泵喷)水动力性能的同时,兼顾其空化性能。方法以某前置泵喷为原型,采用基于密度修正的RNG k-ε双方程湍流模型,结合Zwart空化方程,数值研究定子叶片数(N_(s)=6~10)对空化性能的影响。结果泵喷空化主要为叶梢涡空化和叶片表面的片状空化,而时-频空化曲线与叶片数目有关,其中单转子表面空化与定子数目相关,而总空化面积与转-定子影响有关。结论增加定子叶片数虽然提高了泵喷推力和扭矩,但转子叶片及叶梢负荷增加,使空化范围大幅度增加。最终N_(s)从6增加到10时,总空化体积涨幅超过5倍。分析空化流动中的涡量输运方程发现,膨胀收缩项在空化演化占主导作用,并且随着定子叶数的增加而增大。

叶盘耦合共振条件中激励阶次的确定

为了确定叶盘耦合共振条件中激励阶次的影响因素,首先建立了转静件干涉条件下叶盘结构所受激励阶次的简化图像描述,根据其与采样问题中混叠现象图形描述的相似性,对激励阶次的确定公式进行了新的理论推导,然后利用简单的叶盘结构实验件对确定公式进行了数值与实验验证.数值计算与实验研究均表明,转静件干涉条件下转子叶盘所受激励阶次等于静叶数和它最靠近的动叶数整数倍的差的绝对值,静叶数多于转子叶片数的一半时,也会发生叶盘耦合共振现象.

亚声速轴流风扇静子宽频辐射噪声预报与参数影响研究

为预报亚声速轴流风扇静子的宽频辐射噪声,介绍并推导了叶栅宽频辐射声功率计算表达式,考虑到工作在转子尾流中静子的情况,采用Park-Gauss尾流模型模拟转子尾流,建立转子尾流三维湍流波数频率谱模型,推导得到考虑转子尾流作用的静子宽频辐射声功率级计算公式。通过与Boeing和NASA风扇模型试验结果对比,结果显示上述公式较Hanson计算公式能够更准确的预报静子的宽频辐射声功率级,其预报结果与试验结果相差在5 dB以内。在NASA风扇模型的基础上改变静子叶片设计参数,显示减少静子叶片数可在高频段降低风扇的宽带噪声。

不等内外定子极数配合对双定子偏置磁通永磁电机电磁性能的影响（英文）

研究不等内外定子极数配合(N_(is)≠N_(os))对双定子偏置磁通永磁电机(partitioned stator biased flux permanent magnet machines,PS-BFPMMs)电磁性能的影响。对于N_(is)(28)N_(os)/2(少永磁)和N_(is)(28)2N_(os)(少槽)的PS-BFPMMs,其对应的线圈磁链的极性分别是单极性和双极性。然而,当Min(N_(os),N_(is))和Min(N_(os),N_(is))与转子极数N_r之间的最大公约数的比例等于偶数时,在N_(is)(28)N_(os)/2和N_(is)(28)2N_(os)的PS-BFPMMs中都可以获得对称的双极性的相磁链。基于各自最佳的转子极数及相同的额定铜耗,相对于N_(is)(28)N_(os)的PS-BFPMMs,N_(is)(28)N_(os)/2的PS-BFPMMs展现出低41%的相反电动势,低38.4%的平均转矩及低1.1%的永磁利用率;然而,N_(is)(28)2N_(os)的PS-BFPMMs则展现出高20.4%的相反电动势,高30.3%的平均转矩及高24.4%的永磁利用率。此外,由于各自极低的凸极比,N_(is)(28)N_(os)/2和N_(is)(28)2N_(os)的PS-BFPMMs的磁阻转矩都是可忽略的。最后,两台样机实验结果验证了分析的有效性。

高转速转静盘腔流动换热相似性数值研究

为了得到高转速转静盘腔流动换热实验中的相似准则,在定几何、变物性、可压缩和有耗散的情况下,对转静盘腔中的控制方程进行无量纲化,得到了除无量纲位置外的8个无量纲准则数。并以高转速转静盘腔模型为基础,采用数值方法对影响发动机工况(高温)和实验工况(常温)换热相似性的主要无量纲准则数进行了研究。研究表明:流动雷诺数、旋转雷诺数、流动马赫数、旋转马赫数和转子表面温度与来流气流温度之比是影响换热相似性的主要因素。计算结果显示:在热边界条件相似时,仅需保证发动机状态与实验状态的雷诺数相等就可保证局部努塞尔数相同;仅需保证发动机状态与实验状态的马赫数相等就可保证绝热壁温分布相同;但只有保证实验状态和发动机状态的雷诺数和马赫数都相等时,无量纲换热量才保持一致。