部分叶高串列扩压器对离心压气机性能的影响

为了保证离心压气机压比同时拓宽其稳定工作范围,将部分叶高概念引入串列扩压器设计中,获得部分叶高串列扩压器,并基于数值方法研究串列叶栅前后排叶片相对周向位置以及前排叶片相对高度对离心压气机与串列扩压器性能的影响.在相对周向位置为30%的串列扩压器基础上,利用不同部分叶高叶片设计串列扩压器前排叶片,获得不同的部分叶高串列扩压器.结果表明:串列叶栅前后排叶片相对周向位置对扩压器的扩压能力以及稳定工作范围有很大影响,当相对周向位置处于20%~30%内时离心压气机的整体性能达到最佳;与原离心压气机相比,当前排叶片相对高度h/B分别为40%和50%时,离心压气机的喘振裕度可分别增加21%和25%,总压比和等熵效率仅下降1%左右.     

串列叶栅前后排叶片周向相对位置对离心压气机性能的影响

串列叶栅前后排叶片相对位置对串列扩压器的性能有重要影响.根据离心叶轮出口气流参数设计了一离心式串列叶栅扩压器,并利用数值模拟方法在前、后排叶栅周向相对位置分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%时对离心压气机级进行了计算和分析,研究周向相对位置变化对离心压气机性能的影响以及作用机理.数值模拟结果表明:随着前后排叶栅周向相对位置变化,后排叶栅前缘滞止高压区相对前排叶栅的位置发生了变化,影响了前排叶栅压力面的压力分布,从而改变了前排叶栅压力分布及大小;当前后排叶栅周向相对位置为30%时,扩压器性能达到最佳,使压气机总压比和等熵效率最大,稳定工作范围增大;前后排叶栅所形成的渐缩通道可抑制后排叶栅吸力面边界层的分离.     

串列叶栅扩压器弦长比对离心压气机的性能影响研究

为研究串列叶栅前后排叶片的弦长比对离心压气机性能的影响规律,采用数值模拟的方法对某离心压气机扩压器进行串列改造,并在弦长比为0.7、1.0和2.0时对离心压气机级性能进行分析。研究结果表明:串列叶栅扩压器效率优于楔形扩压器,且可以明显扩宽压气机的工作裕度;串列叶栅弦长比在一定范围内数值越大,即前排叶片越短,压气机性能越佳。在串列叶栅扩压器后排叶片前缘附近添加合适弦长的小叶片可以在不降低离心压气机效率与工作裕度的同时提高总压比,同时拓宽其最大通流能力。     

跨声速串列转子叶型流动特性分析

串列叶片技术可以突破常规压气机叶片的负荷极限,因此成为下一代高负荷压气机设计技术的研究热点。为了拓展串列叶片的使用范围,采用数值模拟的方法对跨声速串列转子叶型（来流马赫数1.2）流动特性及前排叶片尾迹发展演化规律展开研究。得出结论：全工况范围内,前排叶片总压损失占比超过50%,前排叶片激波系结构的优化设计是影响串列叶型性能的关键因素;随着出口背压提高,前排叶片尾迹厚度先增加后减小,导致尾迹厚度不同的根本原因是流出前排叶片通道时尾迹的初始速度亏损不同,后排叶片通道的扩压对初始速度亏损有进一步的放大作用。     

扩压器稠度对某离心压气机性能的影响

采用数值模拟方法详细分析了楔形扩压器稠度对某高转速、高压比离心压气机性能和内部复杂流动的影响,结果表明,减小扩压器叶片稠度,离心压气机堵塞流量和稳定工况范围都将增加。在大流量工况下,低稠度扩压器具有更好的性能,而小流量工况时,高稠度扩压器将得到更高的压比和效率。     

离心压气机预旋及扩压器调节扩稳研究

以增压器无叶扩压离心压气机为研究基础,进行了压气机预旋导叶及扩压器设计,对单预旋、固定扩压器及预旋、扩压器耦合调节等不同情况下的离心压气机特性进行了数值分析,研究了进口预旋及扩压器可调的压气机扩稳特征。结果表明:压气机进口预旋在保持压气机最高效率特性基本不变的同时可以使压气机的流量范围拓宽16.7%,叶片式扩压器则可明显提高压气机最高效率约1.7%。在无叶扩压离心压气机的基础上,采用进口预旋和叶片式扩压器耦合调节控制的方法可在拓宽压气机喘振裕度的同时可使压气机工作效率提高约1.2%。     

基于串列静子的高负荷风扇气动性能改善研究

为了提高某高负荷风扇的性能,针对其末级静子开展改型设计研究。采用串列静子方案改善原型单列静子分离严重、损失大、裕度低的问题,并采用仿真与叶栅试验的方法分析了串列静子前后两排叶片间周向相对位置和轴向相对位置变化对设计状态与非设计状态下叶栅气动特性的影响。结果表明：当串列静子两排叶片周向相对位置为0.7、轴向相对位置为0.065时,风扇具有较高的综合性能;串列静子可有效提高风扇末级性能、拓宽稳定边界,在1.0倍和0.8倍换算转速下,喘振裕度分别提高4.7%和8.6%,设计点效率分别提高1.4%与3.2%。     

扩压器叶片厚度分布对离心压气机性能的影响

叶片扩压器对离心压气机性能有着重要影响,在某机翼型叶片扩压器的叶片角分布规律保持不变的情况下,调整扩压器叶片的厚度分布,通过流场对比分析扩压器叶片厚度分布对压气机性能的影响。结果表明:扩压器叶片最大厚度分别位于75%和50%弦长位置方案比最大厚度位于25%弦长方案的整级效率提升2. 3%和1. 4%,喘振裕度分别提高了34. 2%和16. 7%。     

双列叶栅扩压器几何参数对离心式压气机特性影响的试验研究

近年来,通过在45GP130高压比增压器和320P 增压器上对双列叶栅扩压器的试验研究,作者提出了一些对双列叶栅扩压器的规律性认识。在设计试验中发现。两列叶栅匹配位置、间隙、重叠度、扩压器的中径、弦长比诸参数对压气机性能影响较大。对装有双列叶栅扩压器的320P_4增压器作了与16V280Z 柴油机的匹配试验。试验结果证明,双列叶栅在增压器上的应用是有效的。目前,串联技术应用于离心式压气机叶片扩压器设计,尚无一套成熟的设计方法。本文提供的试验数据可以作为进一步研制双列叶栅扩压器的参考和借鉴。另外,文中还介绍了双列叶栅扩压器的机理、双列与单列叶栅扩压器噪声对比试验。     

高压比离心压气机气动设计与分析

设计了单级总压比9.5、流量1.95 kg/s的离心压气机,该压气机分为叶轮、径向扩压器和轴向扩压器三个部分。叶轮初步设计采用自编程的方法,叶型使用了双分流叶片,通过软件Numeca对叶轮进行了数值模拟,分析了入口激波和出口射流尾迹等流动结构;从性能和流场细节两方面比较了三种形式的径向扩压器。结果发现,扩压器入口收缩可以抑制回流,楔形扩压器的扩压性能明显优于无叶扩压器。     

叶片安装角对离心压气机扩压器气动性能及失速机理影响研究

为了研究离心压气机扩压器异常叶片对于失速现象的诱发效果,以带有叶扩压器的高速离心压气机为研究对象,通过整体或局部改变扩压器叶片安装角,开展非定常数值模拟研究并与实验结果对比验证,研究叶片安装角改变对离心压气机性能、动态特性以及失速机理的影响规律。研究表明：整体负方向旋转叶片安装角会促使扩压器更加不稳定,旋转角度从-5°到5°,最高效率点对应的质量流量逐渐增大。其中安装角偏转+5°扩压器叶片前缘靠近轮缘壁面发生流动分离,诱使无叶区间产生回流;而偏转-5°扩压器轮毂附近的流动分离主要发生在尾缘,造成扩压器叶片吸力面附近产生大范围回流。单个叶片安装角发生较大偏转(大于10°)时,扩压器比叶轮更早进入失速状态,且失速的机制可能会随着安装角偏移的增大发生改变。     

离心压气机双列叶栅扩压器设计和试验

本文通过机翼形双列叶栅扩压器在46Gp130高压比增压器上(设计工况时,压比=3.5,流量=3.5公斤/秒)与两种不同叶轮K_1,K_2进行了多方案匹配试验,选出最佳性能与单列三角形扩压器试验结果相比,并绘制成压气机性能此较曲线,从而,显示了双列叶栅扩压器优点。另外,还介绍了双列叶栅扩压器设计原理和参数选择。从而,使读者进一步了解双列叶栅扩压器结构特点和设计方法,为生产、使用和进一步研究双列叶栅扩压器提供参考。     

分流叶片长度和周向位置对氦氙离心压气机性能的影响

为了研究分流叶片对氦氙混合工质离心压气机性能的影响规律,通过数值模拟计算的方法开展了不同分流叶片长度和周向位置的氦氙混合工质离心压气机的流场和特性研究,给出了分流叶片长度和周向位置的最佳设计方案.研究结果表明:分流叶片的长度和周向位置对压气机的性能影响显著,过短的分流叶片不能起到改善流场的作用,过长的分流叶片会造成较大...     

一种新型叶片扩压器的联合处理方法

以机翼扩压器为研究对象，对某船用涡轮增压离心压气机性能进行数值模拟．首先将扩压器叶片进行低稠度处理，在此基础上再进行叶片根部开槽处理，以研究低稠度与开槽联合处理对整机性能的影响．结果表明：低稠度处理可在全转速范围内拓宽流量范围，但失速边界发生整体右移；低稠度与开槽联合处理能够保持堵塞流量不变时，在全转速范围内增大失速裕度，在进一步拓宽流量范围的同时，解决失速边界偏移问题，可使高转速下稳定工作流量范围甚至超过无叶扩压器的2倍，但同时联合处理也降低了气动性能，仍高于无叶扩压器性能；槽道的径向位置是开槽处理的关键参数，除了影响流量范围大小外，还会使峰值效率点的绝热效率、总压比分别产生近4.0%、1.5%的波动，因而需优先确定．     

旁通配气涡轮增压器压气机气动特性的试验研究

本文首先探讨了离心式压气机叶片扩压器内分离气流聚集区域,指出旁通抽气孔应处的位置。在此基础上,通过旁通配气涡轮增压器压气机部分台架试验,研究了采用旁通配气对压气机气动性能的影响,并与原无叶或有叶扩压压气机性能比较,指出性能的明显改善。最后分析了抽气孔位置、形状及抽气量对其性能的影响。     

叶轮机械内具有复合型叶栅流场的计算研究

以吴仲华教授提出的两类相对流面理论为基础，在任意回转和流面上，用流函数有限差分松地求解复合叶栅的流场。所求了的轴流工叶栅流场叶型表面速度分布与文献中试验结果吻合的很好，通过对含有单个分流叶片的离心工压气机叶栅流场进行了计算，确定出最佳的分流叶片位置。还对串列叶栅的流场进行了计算，计算结果与文献中试验数据吻合较满意，通过计算得到的结果与理论分析和试验得到的结论是一致的。     

离心压气机叶片式机匣拓稳流动特性

内燃机功率提高以及高原、高空功率恢复的要求，推动着内燃机增压比不断提高，高增压技术成为先进内燃机发展的核心关键技术之一．提高压比将导致离心压气机稳定工作范围和效率急剧降低，高压比离心压气机的气动稳定性与扩稳成为高增压技术研究的核心和难点．为拓宽跨声速离心压气机的稳定工作范围，对一种离心压气机叶片式机匣处理结构开展了研究，利用数值模拟研究了叶片式机匣内部流动特性与拓稳机理，并对导叶形式进行了优化，最后通过试验进行验证，结果表明：采用优化的导叶机匣处理结构，能够有效拓宽离心压气机高压比流动范围，喘振流量可拓宽6%～8%.     

出口测量探针布局对轴流压气机气动性能试验的影响研究

为了研究出口测量探针布局(探针数量及所处轴向位置)对压气机气动性能试验的影响,针对含测量探针的三级轴流压气机开展全周非定常数值计算。结果表明：出口测量探针将改变上游的流场结构,在末级叶片进出口截面对应探针的周向位置处形成局部高总压区和气流角偏移区,该区域覆盖有3～4个叶栅通道;随着探针与末级叶片轴向距离增加,高总压区的强度减弱,但作用范围增加;增加出口探针数量并未明显改善压气机试验性能评估精度,与无探针条件下的压气机性能相比,压比偏高0.6%,效率绝对值偏高1.8%;为减少试验中基于探针测点得到的压气机性能试验误差,不仅需考虑探针对测量截面流场的影响,更应根据测量截面流场不均匀性合理布局探针。     

离心压气机无叶扩压器旋转失速诱发的能量损失机制研究

利用ANSYS软件分别对带宽、窄无叶扩压器的离心压气机进行数值模拟,研究了在旋转失速诱发过程中离心压气机无叶扩压器的流场分布及能量损失机制。研究表明,窄无叶扩压器失速诱发时盘盖侧边界层发生局部回流并在叶高方向向内延伸,而宽无叶扩压器失速与扭曲的核心流和回流混合密切相关。随着流量的减小,扩压器内能量损失逐渐增加,旋转失速发生后,能量损失快速增加,到失速完全发展时,达到最大,且宽无叶扩压器的能量损失大于窄无叶扩压器。窄无叶扩压器失速诱发点处存在性能曲线的不连续现象,分析了宽、窄无叶扩压器旋转失速诱发过程中的能量损失机制。     

无叶扩压器中非定常流动的DMD模态分析

采用动力模态分解(DMD)对离心压气机无叶扩压器内的复杂流场进行分析,选取1.8kg/s设计工况和1.4kg/s非稳定工况下的非定常数值计算结果为基础数据,得到这2种工况下10%叶高平面上切向速度、径向速度的模态云图以及特征频率,评估了DMD方法分析离心压气机非定常流动特征的能力.对不同特征频率下的流场进行重构,直观深入地再现了无叶扩压器内部非定常流动的变化过程.结果表明:在小质量流量下,叶片扫描频率的影响效果虽然仍占据主导,但受到抑制;捕捉到失稳频率约为193Hz,失稳模态在扩压器内沿周向占据3个固定的位置交替波动,不稳定波动沿扩压器周向并不存在旋转.