某型多级压气机三维流场分析

对某型压气机全三维流场进行了数值模拟,分析了该压气机的功、反动度、轴向速度等诸参数在每一级的分布特点,从总体参数上分析了多级地面压气机的设计特点;从型面压力分布、极限流线、以及能量损失系数等分析了地面压气机的叶型与叶片的设计特点。     

大流量多级轴流压气机性能及流场分析

以某型17级大流量轴流压气机为研究对象,运用全三维黏性数值模拟的方法对设计点处性能和流场参数进行了研究.通过该压气机加功量、绝热效率、压比、反力度在各级的分布情况,分析了大流量多级轴流压气机的设计特点.在性能参数的分析中,发现第7级存在加功量、绝热效率、总压比偏低,反力度偏高的问题,通过三维流场分析,提出了改进建议.     

某压气机内部三维流场数值模拟研究

以某重型燃气轮机的整个压气机为研究对象,通过计算软件对该压气机内部三维流场进行设计工况下的数值模拟研究,获得的压气机特性计算结果与试验值吻合良好;并详细分析了该压气机内部流场结构,找出了该燃气轮机最大噪声位置及其形成原因,同时获得了两种压气机内部流场的控制方法,对于压气机设计具有指导意义.     

多级压气机快速三维数值模拟

发展了一套用于多级轴流式压气机的快速三维计算程序。对某涡扇发动机风扇/增压级算例的计算结果显示,本程序能够快速的模拟复杂结构压气机内的流动,并得到变工况的特性参数。但在激波捕捉上有一定的偏差,因此在高跨音速或超音速情况下,计算结果不是很准确。     

给定通流部分形状时多级轴流压气机效率优化

用一维理论对轴流压气机的初步设计作进一步的研究。导出了多级轴流压气机特性关系，建立了在给定通流部分形状时最优化设计的数学模型，得到了解析关系，并以某三级压气机为例进行了数值计算，所得结论具有一定的普适性，对多级轴流压气机的初步设计有一定的指导作用。     

多级轴流压气机全工况特性预测

使用三维粘性流动计算软件Fine／Numeca,研究了多级轴流压气机在设计工况及非设计工况的性能预估问题。对某七级轴流压气机进行了全工况特性数值计算。重点分析了低转速下近失速点、设计转速下近最高效率点、高转速下近堵塞点、进口导叶关小时设计转速下近失速点等四个典型工况点的流场特性。计算工作在自主开发的20节点集群计算机系统上进行。计算结果表明现有的软件和硬件平台能比较准确地预测压气机多叶片排的全工况特性。     

多级轴流压气机喘振特性分析

基于求解三维雷诺平均N-S方程,采用混合平面法并应用微机网络并行计算技术,结合Spalart-Allamaras一方程湍流模型,对某型多级轴流压气机非设计工况进行了数值计算,分析了近喘振工况下的流场特性。结果表明:在近喘振点时气流流量减小,在叶片吸力面尾缘处容易出现分离,而且叶根附近分离最强。数值模拟结果与实验数据吻合较好,可为压气机的设计和优化提供参考。     

多级轴流压气机数值模拟与改进设计

对某多级轴流压气机进口导叶加前两级进行了数值分析,针对其叶列间匹配不合理的情况,进行了导叶的扭曲改进设计。计算结果表明,这种改进方法能明显提高机组效率。     

三级轴流压气机湿压缩特性分析

湿压缩技术能够使燃气轮机在一定程度上达到节能减排的效果,但喷水后引入的附加损失使湿压缩效果趋于不利,需要对湿压缩特性以及该技术可能带来的负面作用进行分析研究。利用CFX软件对某型三级轴流压气机在设计工况下的湿压缩进行全三维数值模拟,分析湿压缩对压气机性能的影响。结果表明,湿压缩能够有效降低压气机出口温度,且应用在压力较高的叶栅流道内更具有优势;湿压缩应用在该低压轴流压气机中存在明显的负面作用。     

多级轴流压气机变工况性能数值模拟

采用商业软件NUMECA对某型轴流压气机进行了数值计算,采用Spalart-Allamaras湍流模型,运用了多重网格技术以及残差光顺方法缩短计算周期。在额定工况计算的基础上进行了变工况的数值模拟,计算结果与试验曲线进行了对比分析,试验曲线与软件计算的曲线在趋势上是相符的。相同压比下,软件计算的流量偏大,在靠近额定工况点附近,流量偏差3%以内,在远离额定工况点流量偏差5%左右;对于喘振边界点的预测,运用NUMECA进一步提高出口静压可以逼近发散点,此时可以近似认为失速点,再结合NREC计算出的失速点,可以得到相应的喘振边界点。     

跨音轴流压气机气动设计与数值优化

介绍了带有进口导流叶片的三级跨音轴流压气机的气动设计与数值优化过程,气动设计采用准三维体系,包括一维平均流线设计、S2流面通流设计和任意中弧线叶片造型设计,并利用商用软件Numeca进行压气机流场分析.采用遗传算法结合人工神经网络的全局优化方法对第一级跨音动叶在多级环境下进行三维数值优化.结果表明:与优化前相比,优化后跨音级动叶叶尖的激波-边界层干涉损失明显降低,第一级动叶与三级压气机整机近设计点的绝热效率分别提高了0.87%和0.37%,压气机整机的质量流量、总压比、绝热效率和失速裕度均能够满足设计目标.     

多级轴流压气机全工况性能计算

运用三维粘性流动计算软件Fine／Numeca对某重型燃气轮机多级轴流压气机的前5排叶列进行了全工况下的数值联算．重点分析了设计转速下可调导叶角度的变化．以及可调导叶处于设计角度时转速的变化对压气机特性的影响。计算中采用Jameson的中心差分格式使用全局时间推进方法求解N—S方程和Spalart-Allmaras一方程湍流模型。结果表明，这套方法能比较准确地反映压气机在各种工况下的性能，同样适用于后续阶段的整机联算。．     

多级轴流透平通流三维气动优化研究

燃气轮机单机功率的增大使得透平级负荷不断增加,从而对通流部分的气动造型提出了更高的要求.采用包括弯叶片和非轴对称端壁的三维通流造型系统对某两级高压透平进行了优化设计研究.优化结果表明,使用弯叶片或非轴对称端壁造型,能够改善流道内部压力分布,抑制二次流的发展,提高透平效率,分别使透平整机绝热效率提高0.37％和0.17％;而同时采用二者进行联合优化时,整机绝热效率提高了0.48％.     

小型离心压气机结构参数优化与流量特性的仿真分析

压气机的流量特性（图）是压气机使用的主要参考依据,但是目前仍主要依靠试验方法得到。笔者探讨利用稳态可压缩粘性流体微分方程和k-ε两方程紊流模型,采用有限体积法对离心压气机的工作状况进行三维仿真计算。对某型压气机,通过改变扩压器和k-ε蜗壳结构参数,得到优化模型。根据优化模型在每一转速不同出口静压工况下的计算结果,得到压气机的流量特性图。结果表明,CFD方法可以得到压气机的流量特性图,并且可以方便地分析压气机各部分的流动损失,是压气机设计及性能前期预测的一种有效方法。     

单级轴流氦气压气机空气模拟气动性能数值分析

HTGR-10模块式高温气冷堆作为第四代反应堆型具有系统简单、安全可靠和经济性能优越等特点。而氦气循环透平发电机组的氦气压缩机性能,将成为发电是否高效的决定因素之一。本文利用Numeca数值模拟软件对一亚音速轴流氦气压气机试验机进行了气动性能及准数关系研究,分析了气流在叶栅中的流动机理,探讨了等雷诺数下相似准数对压气机叶片性能的影响。结果表明:采用空气工质模拟氦气压缩,在马赫数小于0.4工况下对压气机的通流流动影响很小,基本可以忽略;采用大于0.5的反动度,增加正预旋可以使效率维持较高的水平;在马赫数较小的情况下,绝热指数k不会对相似模拟产生大的影响。     

倒角和间隙对跨音轴流压气机气动性能的影响

通过对一单级跨音速轴流压气机的流场进行数值模拟,研究了动叶根部倒角以及顶部间隙对流场气动性能的影响.结果表明:动叶叶顶间隙会造成顶部区域的通流阻塞并加重顶部分离损失,根部倒角会减小根部的气流折转角,降低做功能力,而且扩大根部分离区,减小根部流量,增大根部分离损失,因此为了提高数值模拟的准确性应考虑动叶叶顶间隙和根部倒角.