超音速叶栅内激波与附面层相互作用的数值分析

通过对超音速透平叶栅流动进行详细的数值模拟,分析叶栅通道中激波与附面层的相互作用.通过对流道中静压、马赫数等参数的研究,综合分析压比和栅距的变化对叶栅中激波系、激波与附面层的相互作用的影响,并将部分模拟结果与实验数据进行了比较.     

直列叶栅气动性能的实验与数值研究

对某直列叶栅吹风实验，总结出型面损失、端部次流损失及出口气流角的分布曲线。     

直列叶栅气动性能的实验与数值研究

在直列叶栅吹风实验的基础上，借助于现代计算流体动力学技术，讨论应用数值方法来模拟叶栅内部的实际流动，以期获取大量真实可靠的流动信息。提出了二阶精度隐氏矢通量分裂差分方法并发展了求解三维叶栅内部粘性流动的计算分析软件包ＣＡＳＦＬＯＷ３Ｄ。数值计算表明。该软件包具有健壮性好，精度高，收敛快，使用简单方便等优点，流场计算结果与实验符合较好。     

转捩模型在静叶栅三维粘性流数值模拟中的应用研究

边界层转捩流动的特征参数明显不同于层流或湍流，转捩流动的这些特征直接影响着流体的动力、传热特性。而通过有效地控制转捩起点、转捩区长度就可以有效改善流动效率。作者将修正的转捩模型应用到实际流场计算中，对计算结果进行了比较，从中得到了一些有意义的分析结果。     

涡轮导向叶栅内流动的数值研究

为了有效地区分各种损失对涡轮总效率的影响,准确把握涡轮叶栅流场气动性能,对某型涡轮导向叶栅内的气体流动进行了数值模拟。结果表明,对此涡轮导向叶栅的改型设计比较成功。     

平面叶栅跨音流动的数值研究

讨论用一种高效、可靠的数值方法来模拟透平叶栅的真实流动，获取大量细致的流动信息，总结出各种实用规律，为现代叶型设计提高一个快速、可靠、实用的依据。数值试验表明，提出了的一隐式矢通量二阶差分格式计算透平叶栅具有精度高、计算量小、收敛快的特点。     

对旋叶栅级间内流干涉的数值研究

1引言对旋叶栅级与普通的单级动静叶栅级不同之处是仅由动叶组成而无静叶,两级动叶转向相反,第二级叶轮兼备普通动静叶栅级中静叶栅的导流功能,并加给气体能量,从而具有高效、高风压及结构紧凑的特点。对旋轴流通风机是对旋叶栅级的一种典型运用,其特殊的动/动叶栅级的内流结构     

平面叶栅中湿蒸汽两相凝结与流动问题的数值分析

汽轮机末级中存在大量汽液两相混合流动现象。通过对湿蒸汽流动过程的分析,以经典成核理论为基础,对平面叶栅中的湿蒸汽流动进行了模拟。计算结果显示了蒸汽凝结主要发生的区域及在整个流场中湿蒸汽的流动特征。通过对流场的分析及与实验数据的对比,表明所用计算模型及方法可以正确模拟湿蒸汽流动过程,为优化设计和减小冲击损害提供依据。     

基于双流体模型的湿蒸气凝结流动三维数值模拟

建立湿蒸气凝结流动的双流体模型,考虑了湿蒸气汽液两相流动中相间速度滑移、耦合以及湍流扩散作用的影响。针对蒸汽透平叶栅中流动的湍流特性,在单相湍流计算中数值模拟精度相对良好的两方程SSTk-ω湍流模型基础上,参照颗粒湍能输运方程理论,推导建立了湿蒸气两相流动SSTk-ω-kp湍流模型,模型中引入了液相粘性、导热及扩散系数等拟流体概念。对一直列叶栅中存在自发凝结的湿蒸气流动进行了三维数值模拟,结果表明:与中心截面相比,端壁附近汽流首先出现大量凝结核,并较早恢复到平衡状态,由于涡系结构的存在使得沿叶高汽液两相叶栅出口马赫数之间存在一定差异。本文建立的模型提高了湿蒸气凝结流动三维数值模拟的精度,更好地揭示叶栅中凝结流动的相间作用。     

波纹叶片控制扩压叶栅流动分离的DES数值模拟

为了研究新型被动流动控制技术-波纹叶片对扩压叶栅流动分离的控制效果并探索其流动机理,本文采用分离涡算法(DES)对0°和8°攻角下的原型和波纹叶片进行数值模拟。研究结果表明:在0°攻角下,波纹叶片对扩压叶栅性能产生的影响非常微弱,总体性能与原型叶栅基本相当,非定常流动具有较好的周期性;在8°攻角下,波纹叶片能明显降低叶栅总压损失、减小流动分离。详细的流场细节分析表明,叶片表面的波纹能诱导产生一对反向旋转的流向涡,有效加强叶栅前缘的局部流动,为附面层的低能流体注入动量,从而提高了附面层抗分离能力,延缓了分离的产生。     

基于F级燃机压气机的跨音级特性数值分析

以F级重型燃气轮机压气机的跨音级为研究对象,采用三维数值模拟方法计算了不同转速下压气机的性能曲线,并在设计转速下,对其内部流场进行了分析研究.研究结果表明:所使用的计算方法能够很好地计算出跨音级压气机全工况特性,并通过典型工况点的计算,研究了跨音级叶栅内部流动的特点,为跨音级的改进设计工作提供依据.     

前加载和后加载叶片气动性能的数值研究

采用数值计算的方法对后加载和前加载叶片的气动性能进行了详细的分析,研究了无扭曲的叶片与弯曲叶片的压力系数分布以及负荷分布特性,分析了后加载和前加载叶栅内总压分布规律和总压损失沿叶高的变化情况.数值计算得到的后加载和前加载无扭曲的叶片中部压力系数分布与平面叶栅试验数据吻合良好,后加载弯曲叶片和前加载弯曲叶片的近叶顶、中部和近叶根处的压力系数分布与试验数据基本吻合.     

大小叶片扩压叶栅气动性能与流动结构实验研究

针对45°叶型转折角扩压叶栅及增加小叶片后组成的大小叶片叶栅,分别测量了其在设计工况及不同气流攻角下的叶栅气动性能,通过PIV实验获得了对应工况下的叶栅内部流动状态.结果表明：增加小叶片后,叶片压力面至吸力面的压力梯度明显降低,大叶片载荷降低;在设计工况下,叶栅气流落后角仍可参考霍威尔半经验公式进行计算,但偏离设计工况后,该公式存在较大误差;大小叶片叶栅的气流落后角仅在小气流攻角下明显减小,在其余工况下变化不大;不同气流攻角下小叶片对大叶片表面气流流动分离起到约束作用;在设计工况至大气流攻角工况变化过程中,叶栅扩压损失有所降低.     

冷气掺混对涡轮叶栅气动性能影响试验研究

为分析冷气掺混对涡轮叶栅气动性能的影响,对某船用燃气轮机高压涡轮导叶开展了带冷气条件下的扇形叶栅吹风试验,结果表明：冷气掺混对叶片型面压力分布有较大影响,且在吸力面表现尤为突出;在冷气流量比小于7%工况下,叶栅能量损失较无冷气喷射时增加（< 9%）,甚至在Ma=1.05时能量损失较无冷气喷射时还小;当冷气流量比大于7%时,叶栅能量损失随冷气流量比的增大而迅速增加（最大可达26%）;平均出口气流角随着出口马赫数的增加而增大,变化范围为17.7°~18.1°,且在同一工况下冷气喷射会使平均出口气流角增大。     

进口气流角对某跨音级叶栅影响的数值分析

以某型大流量轴流压气机跨音级叶栅为研究对象,采用三维数值模拟方法分析了进口气流角的变化对跨音级叶栅流量特性及内部流场的影响。结果表明,随着进口气流角的增大,跨音级叶栅流量-效率和流量-压比特性线都向流量减小的方向偏移,并且动叶栅中激波的位置和强度的变化直接决定了跨音级叶栅压比和效率的变化。     

CVN静叶透平级气动性能的数值计算与试验结果的比较及优化

以某600MW汽轮机高压缸内的CVN(顶部反扭)静叶透平级为计算对象,以Fine/Turbo软件为模拟工具,计算了不同速比下的透平级的气动性能,并与试验结果进行对比,分析比较了级效率、反动度、流量系数等技术指标。结果表明数值计算结果与试验吻合较好,气动性能指标的变化趋势一致;最佳速比均介于0.52~0.53之间;该静叶叶型并不是最佳,静、动叶损失偏大,造成级效率偏低。通过改进静叶成型,提出了3种透平级的改进设计方案,经计算和比较得出正弯静叶透平级为最佳方案,其静、动叶损失最小,比原模型级可提高透平级效率1.2%。     

湿蒸汽非均质高速凝结流动的数值研究

基于冠状成核机理,建立了湿蒸汽两相非均质凝结流动数值模型,对缩放喷管、汽轮机叶栅和汽轮机级内湿蒸汽两相非均质凝结流动进行了数值模拟．结果表明：与自发凝结相比,非均质凝结流动中杂质颗粒改变了凝结过程;杂质颗粒减小了喷管中凝结激波强度,改变了汽轮机叶栅中的压力分布,降低了蒸汽过冷度,减少了不平衡热力学损失;在汽轮机级内,非均质凝结流动的动、静叶进、出口汽流角接近过热蒸汽流动的动、静叶进、出口汽流角,其动叶前压力高于过热蒸汽的动叶前压力,但级反动度偏离过热蒸汽流动数值．