跨音速离心压缩机叶轮分流叶片的数值研究

利用三维数值模拟的方法对一跨音速离心压缩机进行了气动设计优化分析,研究了变叶片数和分流叶片结构对叶轮以及级性能的影响.结果表明:在固定叶片数下,不同长度的分流叶片在小流量下性能差距不大,但是在大流量工况下,带有长分流叶片的叶轮性能迅速下降;不应该简单地选择长叶片的截短作为分流叶片,分流叶片的型线优化同样有必要,也应该引起足够的重视;对本文算例,通过对不同叶片数、不同分流叶片形式的研究,最终确定18~20为最佳叶片范围,其整体性能优于原设计.     

分流叶片对超临界二氧化碳离心压缩机内部流动特性的影响

对带有分流叶片的超临界二氧化碳离心压缩机进行数值模拟,对比分析了分流叶片的长度系数L軈及周向分布系数准对压缩机内部流动特性的影响。研究表明:当长度系数L軈≥0.5时,分流叶片能够有效地抑制主叶片表面的流动分离,但当长度系数增大到0.7时分流叶片使得压缩机进口叶栅稠度增大,同时其前缘的两相流占据整个分流叶片吸力面流道,堵塞流量较原型机下降2.35%;分流叶片向主叶片吸力面偏移能够减弱低速流体团对流道的阻塞作用,改善分流叶片与主叶片吸力面之间的流动特性,拓宽压缩机稳定工作范围,周向系数准=0.6时叶轮运行特性优于原型机。     

含分流叶片的离心压缩机级的数值分析

对含分流叶片的离心压缩机级进行了三维数值试验.重点分析了叶轮、扩压器和蜗壳部件中的流动特征,另外,数值计算的结果表明:离心叶轮分流叶片的位置、扩压器宽度,以及蜗壳型式等方面的不同选择都会对压缩机的性能造成一定的影响.最后对数值计算的精度进行了分析说明.     

分流叶片对离心泵流场和性能影响的数值预报

针对低比速离心泵IS 50-32-160模型,给出不同叶片数下、不同分流叶片长度的设计方案,采用计算流体力学(Computational fluid dynamics, CFD)方法,对多方案的全流场进行分析。对非设计流量工况计算采用了稳态N-S方程求解,对于叶轮和蜗壳、前后腔体的交界面采用滑移网格技术进行处理。通过叶轮叶片上扭矩分析,并结合以往试验和计算经验,给出适用于低比速离心泵分流叶片长度的设计公式;流场计算结果显示：分流叶片有利于叶轮出口和蜗壳入口的压力、速度分布均匀性,能有效提高叶轮出口压力,减小压力脉动;通过不同工况的计算模拟,预测各个设计方案离心泵的性能,结果表明：含分流叶片离心泵的效率向偏大流量处偏移,扬程提高较多,且功率曲线更加陡峭。最后总结了不同叶片数对水泵性能的影响,给出不同设计要求时叶片数取值参考。     

离心压缩机级的数值试验及分析

在自行开发的离心压缩机建模参数化软件平台上，对含分流叶片的离心压缩机级进行了数值试验，给出了级的总性能曲线和叶轮出口流场分布等结果。结果表明：离心叶轮分流叶片的位置、叶片出口的形状、扩压器宽度，以及蜗壳型式等方面的不同选择都会对压缩机的性能造成明显的影响。     

分流叶片位置对离心压缩机级内部流动和性能影响的数值研究

运用数值求解叶轮机械内部三维粘性流场的方法,对工程上常用的某带分流叶片的离心压缩机叶轮及后接有叶扩压器的内部流动和性能进行数值研究。通过求解分流叶片处于不同周向位置和其前缘处于不同流向位置时级的流场,得到了对应的内部流场和压力、效率与流量的性能曲线。结合对级性能曲线和内部流场的详细分析,结果表明:分流叶片处于不同的周向位置和其前缘处于不同流向位置时对级的内部流场和性能曲线影响很大,分流叶片中间叶高处前缘位置位于50%左右和周向位置距长叶片吸力面一侧1/10栅距左右,级性能较佳。     

分流叶片对离心压缩机叶轮内流及性能影响的数值研究

对包含分流叶片的离心压缩机叶轮内部流场进行了全三维数值仿真,分析了分流叶片对叶轮流场与性能的影响,并与不带分流叶片的叶轮内部流场进行了比较.     

分流叶片对微型离心式风泵性能影响的数值研究

为了研究分流叶片对微型离心式风泵性能的影响,对现有叶轮模型进行了流体力学数值研究。采用Realized k－ε湍流模型和SIMPLE算法,研究分流叶片的周向位置、长度、倾角以及长短叶片数等参数对离心式风泵性能的影响。在额定转速为5500 r／min且风量风压曲线的实验结果和计算结果吻合较好的情况下,对其进行了优化。仿真结果表明,对于现有叶轮模型,当分流叶片处于长叶片间周向位置4时、分流叶片进口直径Ds为叶轮外径Do的0．75倍、分流叶片内部斜边与离心式风泵轴线夹角为12．5°时,离心式风泵的性能较为优异。此外,计算结果还表明,在现有模型中,对分流叶片几何参数进行优化,长短叶片数目均为11时,该离心式风泵的性能有较明显的改善。     

离心压缩机叶轮S2流面正反命题的研究

分别对流线曲率法正反两类命题进行了研究.正问题中,利用背掠式带分流叶片离心压缩机叶轮算例,计算出子午面流场,对该叶轮进行了性能分析.在反问题中,根据给定设计点参数,设计出了一背掠式叶轮.鉴于气体涡分布的重要性,讨论了不同类型分布对叶轮性能的影响,得出后加载型分布适合离心压缩机叶轮的结论.     

螺旋叶片压缩机研究

对螺旋叶片压缩机的基本几何理论进行了详细分析,给出基本几何参数的取值范围、选取原则及相互制的关系,以及压缩腔容积、各泄漏线长度随转角变化关系式提出了一种性能优良的;幂函数叶片型线,给出了其解析设计方法,并进行也实例计算;提出了螺旋叶片压缩机总体及部分零部件的结构方案并按３．７３ＫＷ制压缩机给出了总装图,对影响螺旋叶片压缩机实用化的一些关键问题进行了分析和探讨。     

Investigating on performance parameters and flow field of centrifugal compressor based on the splitter blade leading edge’s location effect

Impeller design in turbomachines is one of the most challenging issues in these machines’ systems, which still plays a significant role in their efficiency and performance. This article considers different designs for splitter blades. Therefore, the CFD methods modify the position of the splitter blades leading edge at the hub and shroud. This modification shall lead to a different splitter blade profile from the main blades. Then, the effects of splitter blades are discussed, and the performance parameters have also been studied to improve this method’s implementation. The results revealed that the compressor’s efficiency was improved by approximately 1.5 % in one specific case. This finding proves that the previous design methods were not the optimum ones for compressors and how to increase the compressor’s efficiency by CFD methods and by changing the splitter blades’ location.

     

带分流叶片离心叶轮机械研究进展

针对分流叶片在3种离心工作机(压缩机、风机和泵)的应用及研究现状,从设计理论和内部流动两方面详细综述了离心叶轮机械中分流叶片的研究成果。通过总结带分流叶片离心叶轮机械内部流动方面的研究结论,对分流叶片的添置对内部流动特性和性能的影响机理有了深刻的认识,总结了分流叶片主要参数的取值原则,为分流叶片在离心叶轮机械中的应用提供了参考。最后在内部流动理论和特性以及设计方法方面给出了研究的展望。     

离心压缩机叶轮分流叶片对性能的影响

某离心压缩机三元流叶轮由于在入口处无加工空间,因此改为带有分流叶片的叶轮。为了验证改造后的叶轮是否满足设计参数以及和原始叶轮的异同,采用了数值方法对原始叶轮和改造后的叶轮进行了数值分析。结果表明,两种均满足设计要求,并且改造后的叶轮性能要好于原始叶轮。这是由于原始叶轮在入口处的相对马赫数较大,因此所引起的摩擦损失也略大。     

EFFECTS OF SPLITTER BLADES ON THE LAW OF INNER FLOW WITHIN CENTRIFUGAL PUMP IMPELLER

Analysis on the inner flow field of a centrifugal pump impeller with splitter blades is carried out by numerical simulation. Based on this analysis, the principle of increasing pump head and efficiency are discussed. New results are obtained from the analysis of turbulence kinetic energy and relative velocity distribution: Firstly, unreasonable length or deviation design of the splitter blades may cause great turbulent fluctuation in impeller channel, which has a great effect on the stability of impeller outlet flow; Secondly, it is found that the occurrence of flow separation can be decreased or delayed with splitter blades from the analysis of blade loading; Thirdly, the effect of splitter blades on reforming the structure of "jet-wake" is explained from the relative velocity distribution at different flow cross-sections, which shows the flow process in the impeller. The inner flow analysis verifies the results of performance tests results and the PIV test.     

不同叶轮形式下离心泵整机非定常流场的数值研究

针对无短叶片、有长短叶片和短短叶片三种叶轮的离心泵,采用非定常CFD方法数值分析了设计工况点的整机全三维流场,讨论了不同叶片形式对水泵扬程、进出口压力波动及叶片表面和中央回转面内参数分布的影响。其中,与无短叶片情况相比较,详细分析了短叶片的有无和短叶片尺寸对泵内流场的影响;并对一个压力波动周期内,由于叶片和蜗舌相对位置不同内部流场的变化给出了相应的分析结果。从动力学角度对降低水泵的振动和噪声提供了有益的分析结果。     

双叶片套型电解加工流场设计及优化

具有大小双叶片的扩压器能够改善压气机的性能,在航空发动机中得到广泛应用。此类构件多采用高温合金等难切削材料制造,传统铣削加工存在刀具损耗等问题。电解加工技术具有无机械切削力、工具阴极无损耗等特点。提出一种双叶片套型电解加工的方法,基于法向流程等距的原则设计了叶间出液通道,建立了出液通道宽度递增的流道模型,开展了流场仿真研究,当出液通道的宽度为0.9 mm时,加工区域内电解液的流速分布最均匀。选择GH4169材料进行了双叶片套型电解加工的对比试验,试验结果表明,采用叶间出液的电解液流动方式,加工稳定性得到提高,阴极进给速度由0.6 mm/min提高至1.0 mm/min,材料去除速率达到1 396.5 mm³/min,叶片锥度降低至1：14.29以下,轮毂表面形貌得到改善。     

MAN高炉鼓风机叶片断裂抢救性修复

针对进口的动静叶片严重损坏被判定报废的高炉鼓风轴流压缩机组,通过对叶片进行抢救性修复,并通过机械运转和性能试验进行了校验,有效解决了进口机组修复周期长,影响高炉生产的问题,摸索了一套叶片修复的新方法.对于重要工程用轴流压缩机报废叶片进行抢救性修复,有借鉴意义.     

分流环端部流场求解方法研究

针对目前风扇 /压气机的性能预测中分流环效应评估仍存在的一些技术难点 ,本文采用连续奇点分布方案及相应的边界条件处理 ,对分流环周围势流场求解方法进行了改进研究 ,提高了端部流场预估精度 ,并对不同气流攻角下分流环表面附面层的发展情况以及钝头分流环特性进行了详细分析 ,为分流环设计和效应评估提供了参考依据     

动叶局部弯曲对压气机流场和性能的影响

以NASA Rotor67跨音速压气机转子为研究对象,研究动叶局部弯曲对跨音速压气机转子流场和性能的影响,数值结果表明,动叶局部的正弯和反弯均能改善不同工况点下压气机性能,但正弯效果更好;在近最高效率点工况下,正弯有利于提高压气机等熵效率,反弯能缩小流动分离区,改善流场性能。