对旋式轴流风机变环量流型的改进设计

为进一步提高对旋式轴流风机设计性能,在采用等环量设计方法优选得到的高压比、高效率风机设计方案基础上,在保证设计点两级等负载分配前提下,采用变环量流型设计方法,分别对比研究了两级转子不同展向载荷分配规律对对旋式轴流风机性能的影响,从中确定了性能最佳的两级转子径向载荷分布规律,并给出了近似描述该变化规律的数学表达式.     

轴流压气机叶顶端区流场周向传播特征及其预测

以低速单转子轴流压气机为对象,采用全圆周计算模型,以叶顶泄漏流周期性非定常波动为切入点,通过相对坐标系和绝对坐标系下信号数据的坐标变换、快速傅里叶变换和滤波分析,分析叶顶端区非定常波动特征沿叶片弦长的调频特性,研究占主导地位的非定常波动频率成分沿圆周方向的传播特征,得到占主导地位频率成分的调频关系和周向传播特征在压气机节流过程中的演变规律,揭示出近失速工况附近机匣壁面压力自相关系数降低的流体力学原因。结果表明,由叶顶泄漏流周期性非定常波动主导的叶顶端区流场特征是失速先兆信号分析和预测的流场依据。参考系、探针监测位置和分析方法的选取对分析结果有着重要影响,对同一流动现象可获得不同侧面的多样性表现特征。所得结果一方面为计算和试验数据的对比分析提供参考,另一方面也为不同流动特征的统一流体力学机理解释提供指导。     

对旋式轴流风机变转速匹配性能研究

采用全圆周数值模拟方法,研究了双级对旋式轴流风机的变转速匹配特性。在四种转速匹配方案下,对比分析了风机整机和各级转子的压升、效率和功率特性,进一步深入流场内部,揭示了不同转速匹配下的内部流动特征,并与单通道模拟结果做了对比。对单级转子特性而言,单通道模型和全圆模型间最大的区别在第二级转子,就全压升和效率来说,单通道模拟结果高于全圆周模拟结果。不同转速匹配下的结果均显示,第二级转子性能改变对转速变化更为敏感。除各级转子的良好设计,进口集流器和出口扩散器对提高对旋风机性能也很重要。     

基于目标压力分布的压气机叶型黏性反问题设计方法

以叶型表面压力残差修正和N-S方程数值求解为基础,发展了基于目标压力分布的压气机叶型黏性反问题设计方法。该方法不仅适用于吸力面和压力面局部修正的反设计,同时可对包含前缘和尾缘的吸力面和压力面整体叶型进行反设计修正。某CDA动叶叶型的反设计结果显示,该方法基本还原了原始叶型的几何型线和气动性能;对叶型整体反设计,在前缘、尾缘附近得到了相对光滑的压力分布。对所采用的压力残差修正方法,其对透平叶栅和压气机叶栅反设计的有效性和适用性均得到了证实,表明该方法具有良好的通用性。     

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。