非均衡进气对双面离心叶轮流动损失影响研究

鉴于双面叶轮在内燃机增压领域有广阔应用前景,且叶轮两侧常为非均衡进气,因此有必要深入了解非均衡进气对双面叶轮性能及流动特性的影响,为今后设计更高性能双面叶轮提供指导。本文采用数值方法对非均衡进口条件下双面离心叶轮的流动特性进行研究,探讨了进口条件存在差异情况下对扩压器损失分布的影响。结果表明,双面叶轮性能,尤其小流量工况的性能受两侧进口条件差异影响明显,且随进口条件差异增大性能恶化更多以及稳定工作范围减小;在大流量工况,扩压器内的主要损失为两侧叶轮排气掺混损失;在小流量工况,扩压器内壁面分离涡团造成的损失较之两侧叶轮排气掺混损失更显著。

非对称进气双面压气机大小叶轮拓稳特性研究

以非对称进气双面离心压气机为研究对象,采用数值模拟方法对压气机双面叶轮区域进行了模拟。为了拓宽非对称进气双面压气机的稳定工作范围,延迟其工作模式的转换,通过增加后方叶轮叶片出口半径的方式,来适当提高后方叶轮做功能力,更好地匹配两侧叶轮协同工作。通过三个方案的对比及叶片载荷和内部流动结构的分析,表明合理增大后方叶轮半径,则能够改善两侧叶轮的匹配关系,从而拓宽双面压气机的协同工作区域。

非对称进气双面压气机叶轮工作模式研究

采用数值模拟方法对两端非对称进气双面离心压气机整级和简化模型的工作特性进行分析。结果表明:非对称进气双面离心压气机存在两种工作模式,随着流量减小由并行工作模式转换成单侧叶轮工作模式;同时,对两侧叶轮出口各区域速度三角形进行了分析,阐明了各区域速度分量存在差别的原因以及共享扩压器内的流动与掺混状况;此外,分析了小流量工况下两侧叶轮出口流场的非对称结构,发现该工况后方叶轮对应各量的周向掺混更为迅速。

轴流压气机势流和尾迹相互干涉叠加效应分析

尾迹与势流的相互作用对压气机叶片表面的压力波动强度和出口的轴向速度分布及波动会产生很大影响。针对两级跨声速轴流压气机,采用数值方法研究两排转子叶片周向相对位置不同情况下,叶片表面压力波动抵消区域位置发生的变化。研究结果表明:转子叶片周向位置的变化会对静子叶片尾迹形态产生影响,会导致叶片表面压力波动抵消区域发生变化。伴随转子叶片周向相对位置的变化,存在上游转子叶片尾迹减缓下游静子叶片尾迹衰减的现象,从而改变了叶片排之间的相互干涉强度,并使叶片表面压力波动强度发生变化。

离心压气机导叶和转子确定性相互干涉现象

以带有导流叶片的高速小流量离心压气机为研究对象,对其叶片排间的确定性相互干涉现象进行了研究。首先进行了定常计算,通过计算结果和实验结果的比较,确定了计算方法的可信性。然后在定常计算结果的基础上进行了非定常计算。采用确定性波动分解方法,获得了叶片排间转子空间波动量、静子空间波动量和纯非定常波动量的分布形式。发现纯非定常波动体现为以时均导流叶片尾迹节距位置为中心的双峰正负振荡脉冲的特点。对导流叶片尾迹摆动随流量变化的特性进行了研究,发现摆动幅值随流量的减小而增大。对于导流叶片和转子叶片间距内的确定性静压力波动量,转子叶片的空间静压力波动量占有主导地位,这说明对于非定常压力场,主要是由于转子叶片的势流效应所导致的。