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2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会
2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会
召开年:
2012
召开地:
哈尔滨
出版时间:
2012-09-27
主办单位:
中国工程热物理学会
会议文集:
2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会论文集
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1.
导流叶片可调的向心涡轮转子叶片压力波动叠加激励机制
杨策
;
刘尚涛
;
赵奔
;
胡良军
;
施新
;
孙惠民
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
导流叶片可调向心涡轮在实际使用中出现转子叶片前缘破裂现象,需要确定产生这种破裂的机制。论文以实际应用中出现破裂的向心涡轮为研究对象,目的是为了发现导流叶片尾缘激波、导流叶片叶尖间隙泄漏流动以及导流叶片尾迹对转子叶片表面压力波动的干涉作用,定性确定这三种因素在转子叶片表面压力波动中所占比重大小,发现激波和导流叶片叶尖间隙泄漏流动所诱导的转子叶片压力波动位置。结果表明,激波和导流叶片叶尖间隙泄漏流动是导致转子叶片表面压力波动的主要因素;受向心涡轮叶轮进口形状的影响,激波只是和转子叶片前缘附近的吸力面发生作用;导流叶片开度减小,激波强度增大,转子叶片压力波动幅值明显增大;导流叶片叶尖和叶根间隙泄漏流动会导致转子叶片吸力面叶尖和叶根的压力波动明显增大,作用范围也大于激波的作用范围,应该是转子叶片前缘叶尖发生高周疲劳的主要原因。
导流叶片可调;
向心涡轮;
非定常;
激波;
压力波动;
导流叶片;
2.
内冷涡轮叶顶冷气喷射对泄漏流动及上端壁附近旋涡结构的影响
薛兴旭
;
李涛
;
吴延龙
;
黄洪雁
;
韩万金
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
在针对某型燃气轮机第二级动叶,采用气热耦合数值模拟方法对其内冷结构进行研究,发现叶顶冷气进入主流后,叶栅流道内部分旋涡结构、局部流体的温度分布、叶片表面温度分布等均发生了一定的变化。对燃气主流进行流场分析时发现,在叶顶间隙相对狭小以及顶部冷气出流等因素的综合作用下,叶顶间隙内形成稳定的高压区域。在这个高压区域的作用下,动叶叶顶泄漏流动被基本遏止,由出流冷气引发的旋涡结构取代了原应出现于叶栅流道内的泄漏涡结构;同样在叶顶间隙内稳定的高压区的作用下,燃气来流中,位于上端壁附近的低能流体在叶片吸力侧形成了马蹄涡结构,并最终参与了上通道涡等旋涡结构的形成与发展,对叶片温度的分布产生了一定的影响。
冷却系统;
旋涡结构;
冷气出流;
叶顶间隙内稳定高压区;
泄漏流动;
内冷涡轮;
燃气轮机;
数值模拟;
3.
数值模拟研究弯曲对后加载叶片的影响
王昊
;
吴亚东
;
竺晓程
;
周代伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文采用数值模拟方法,研究弯对某汽轮机后加载静叶流场结构的影响。利用三维粘性雷诺平均方程分别对C 型正弯静叶以及相对应的原型直叶片进行计算。对比流场计算结果发现,弯叶片顶部和根部的总压损失相对直叶片减小。弯叶片对吸力面尾缘根部角隅的涡量控制效果显著,从而降低了流动损失。尽管后加载叶片本身具有降低二次流的特点,但弯叶片还是能进一步改进叶片的性能。
数值模拟;
弯叶片;
后加载叶片;
汽轮机;
流场结构;
4.
小尺寸高转速向心透平顶部间隙泄漏流的数值研究
马海红
;
黄洪雁
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文以某小尺寸、高转速向心透平为研究对象,在设计工况下对叶轮顶部四种间隙高度内的流动进行了全三维数值模拟,研究结果表明:跨过叶轮顶部的间隙泄漏流,在靠近叶片吸力侧形成分离涡,进入流动通道中与主流相互作用形成间隙泄漏涡,形成的泄漏涡逐渐沿流向向下游发展,在展向上往叶根方向移动,在节距方向上向相邻叶片的压力面移动,且在展向和周向的影响范围不断增大;相比之下,向心透平流道中通道涡的影响作用并不显著。随着间隙高度的不断增大,泄漏流与主流掺混作用加强,流动分离形成的旋涡结构引起能量耗散加剧,流场内部损失增大,导致向心透平的输出功率几乎呈线性下降,相应的效率相对损失量也线性增大。
向心透平;
顶部间隙;
间隙泄漏涡;
数值模拟;
5.
喉部收缩比对Scrampressor旋转冲压压缩转子流场及性能的影响
杨凌
;
钟兢军
;
韩吉昂
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文采用三维雷诺平均N-S方程和Spalart-Allmaras 湍流模型,在设计工况下对具有3种喉部收缩比的Scrampressor 压缩转子进行了数值研究。结果表明:喉部收缩比对Scrampressor 压缩转子内的流场结构影响显著,具有小喉部收缩比的Scrampressor 压缩转子综合性能较好;在相同喉部收缩比的情况下,Scrampressor 压缩转子比Ram-rotor 压缩转子等熵绝热效率高、压缩能力略低;在本文研究范围内,喉部收缩比为0.6的Scrampressor 压缩转子综合性能最优,其等熵绝热效率及总压恢复系数分别为83.04%和81.72%,总压比和静压比分别为7.46和5.07。
压缩转子;
三维进气流道;
喉部收缩比;
湍流模型;
综合性能;
6.
非线性系统随机过程对初始条件敏感性
任孝安
;
吴文权
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
将作者所提出的基于混沌展开的动态自适应小波随机数值模拟方法进一步发展应用于对非线性随机对流‐扩散BurgerS方程的数值分析。不仅进一步显示了其各求解分量拥有独立的自适应小波网格特点,同时也为随机系统对干扰的敏感性分析(敏感区及其随时间的演变)提供了一个直接可应用的有效方法。数值实验的结果进一步验证了非线性系统对初始条件的敏感性,并初步揭示了输入扰动向高梯度区演变的规律。
随机过程;
非线性系统;
初始条件敏感性;
动态自适应小波展开;
数值模拟;
7.
侧向进汽对下游级组气动性能的影响
隋永枫
;
辛小鹏
;
丁晨
;
陈金铨
;
丁旭东
;
孔建强
;
初鹏
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
通过对某可调侧向进汽机组全三维流场计算分析发现:侧向进汽会导致下游级组扭矩和流量沿周向分布不均匀,在相同的进出口压力条件下,侧向进汽级组通流能力明显减小,流量减少11.9%,输出功率减少28.4%,效率降低18.8%;相同进出口流量条件下,动叶局部最大扭矩为均匀进汽的1.55 倍左右,对叶片强度提出了较高的要求,效率降低17.9%。对侧向进汽机组的设计,需充分考虑周向不均匀特性对机组气动性能的影响和对强度考核的要求。为侧向进汽机组通流设计提供了一定参考和指导方向。
可调侧向进汽;
周向不均匀;
整圈叶片;
气动性能;
全三维流场计算;
8.
非线性对流扩散过程随机扰动的传播
吴文权
;
任孝安
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
应用基于多项式混沌展开的动态自适应小波数值逼近法,对随机非线性BurgerS方程进行了数值仿真。数值仿真结果与解析解进行了比较,两者相互吻合。探讨黏性扩散系数随机扰动随时间的传播。随机BurgeS方程和确定性BurgeS方程两者存在相似之处:如传布中形成激波;此外,随机过程又存在特性。如即使输入的给定扩散系数ε随机波动为空间均布的,但其传布却不是空间均布的,在X=0 附近非常复杂地随时间变化。进一步论证了小波动态自适应网格的优点和必要性。
随机过程;
非线性系统;
动态自适应小波;
黏性扩散系数;
数值逼近法;
对流扩散过程;
9.
多级离心压缩机级间影响的研究
赵燕杰
;
韩越
;
任国涛
;
李景银
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文采用数值方法对多级离心压缩机的级间影响进行了研究,比较了按均匀进口计算得到的单独级的性能曲线和考虑了级间影响的同一级的性能曲线,发现在设计流量下,两种计算方法得到的同一级的性能最为接近;小流量情况下,级间影响会使级的压比、效率有所提高;大流量情况下则会使级的压比、效率降低。且级间影响在大流量下的作用大于在小流量下的作用。
离心压缩机;
数值分析;
流动特性;
10.
关于高负荷压气机叶栅倾斜的研究
彭学敏
;
孔虎腾
;
季路成
;
刘艳明
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
为深入了解倾斜对高负荷压气机叶栅的影响和机制,本文选取趋向压气机负荷极限的亚音大折转压气机叶栅和超音速研究叶栅为研究对象,并通过数值模拟对比研究了不同进口马赫数、不同攻角、不同背压等多种工况条件下不同倾角叶栅通道上、下游和通道内的流动特性。数值分析表明,倾斜不同程度地改变了大折转叶栅和超音叶栅负荷分布和对应工况,其中超音叶栅对倾斜的响应比大折转叶栅要弱。本质上,叶片力改变了流线曲率、流片形状和通流面积。从这点看,不同倾斜叶片间并不具备良好的可对比性。
倾斜叶栅;
大折转压气机叶栅;
超音压气机;
叶轮机;
数值模拟;
11.
叶身/端壁融合(BBEW)技术在跨声速离心压气机中的应用初探
伊卫林
;
季路成
;
田勇
;
李伟伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
压气机负荷能力不断提升导致角区流动愈加复杂并易于分离,如何组织与控制角区流动已成为压气机负荷最大化设计过程中的一个关键问题。本文首先针对一高压比离心叶轮开展数值模拟校核工作,在对比分析的基础上,确定中心差分与SST 湍流模型组合模拟性能较佳。而后对一跨声速离心压气机级原型进行了性能分析并分别施加常规工程倒圆和叶身/端壁融合(BBEW)技术修型,对比分析其对气动性能影响,发现常规工程倒圆会使叶轮性能恶化,而BBEW 能在存在工程倒圆的基础上提升绝热效率近0.4个百分点。本文最后对各方案的流场细节进行了分析和对比。
离心压气机;
叶身/端壁融合;
负荷最大化设计;
数值模拟;
12.
叶身/端壁融合技术工况适用性研究
田勇
;
季路成
;
李伟伟
;
伊卫林
;
肖云汉
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
叶身/端壁融合(BBEW)是一种先进高负荷叶片造型技术,它基于二面角原理,通过控制叶片与端壁相交二面角及其流向梯度实现降低损失、抑制角区流动分离。在前期提出并初步验证了BBEW 技术效果基础上,本文仍以NASA Rotor67 转叶为例实施叶身/端壁融合改型,研究不同转速、不同雷诺数工况条件下BBEW 技术的实施效果。数值分析表明,BBEW 技术对各种工况具有普遍的适用性,将是掠、弯以外叶轮机全三维叶片造型的又一重要方面。
叶身端壁融合;
二面角原理;
角区分离;
叶轮机;
工况适用性;
13.
叶顶间隙尺度的不确定性对压气机性能影响的CFD模拟
刘智益
;
王晓东
;
康顺
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文研究了由于加工误差造成的转子叶顶间隙对某压气机的气动性能的影响。采用非嵌入式概率配置点法进行不确定性度量。用二维随机方腔顶盖驱动流模型对该方法进行验证,并与蒙特卡洛模拟进行了对比。在此基础上,采用该方法模拟了当叶顶间隙为服从β分布的随机变量时气动性能及流场参数的变化。
不确定性;
数值模拟;
概率配点法;
叶顶间隙;
压气机;
14.
超高负荷单级风扇转子掠型研究
强艳
;
陈江
;
季路成
;
尹红顺
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
风扇转子的掠型设计已成为改善其气动性能的关键措施。针对高推重比航空发动机对风扇性能需求,气动设计了级压比为2.45的超高负荷单级风扇,对风扇转子叶片前缘分别采用直线A、前掠B、后掠C、复合掠D 四种掠型方案,数值模拟分析了风扇转子掠型对其气动性能影响。研究表明:复合掠型D 方案的风扇性能最优。对于高M 数的跨音风扇转子气动设计而言,掠型作为设计自由度,必须根据设计参数精细调试,构建最有利于风扇气动性能的转子叶片槽道内三维激波结构,从而有效降低损失,提高喘振裕度,以获取满足性能需求的高性能风扇。
航空发动机;
掠弯设计;
数值模拟;
风扇转子;
15.
涡轮叶片前缘形状参数化研究
陈雷
;
陈江
;
王刚
;
张慧
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
涡轮叶片的前尾缘形状对其气动性能较为敏感。采用四点三阶Bezier 曲线控制涡轮叶片前缘形状,固定前缘两切点,根据几何关系,通过给定参数L1和L2 确定另外两点坐标,实现由圆弧形到非圆弧形的参数化控制,并由数值模拟分析前缘形状变化带来的性能差异。首先以基元叶型为参数化研究基础,比较不同前缘形状对叶栅性能影响。由于非圆弧形前缘表面曲率半径增大较缓, 减小了前缘流动的速度梯度, 抑制过度膨胀,减小能量耗散;其次以某五级涡轮作为三维实例,验证了前缘变化所带来的性能影响。
涡轮;
叶片前缘;
参数化;
数值模拟;
叶栅性能;
16.
一种隐式算法的GPU加速技术
黄俊峰
;
林智荣
;
袁新
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文利用CUDA 平台,将本研究组原有用于计算流体力学求解的隐式的高精度高分辨率的 CPU 版本(FORTRAN 代码)的程序修改为利用GPU 计算的版本(CUDA C 代码),实现了高精度隐式算法的GPU 加速。本文使用GPU 为:NVDIA GeForce GTX 560 Ti,CPU 为:单核i5(2.8-3.0 GHz) 处理器。通过简单的方管算例验证程序的正确性,并得到初步的加速比为9.53;并且通过典型跨声速的VKI的算例[1]验证GPU 计算的优势,实测加速比为9.95。最后,根据这些算例的计算结果分析GPU 加速比的相关影响因素。
隐式算法;
计算流体力学;
图形处理器;
17.
双层空气幕不同送风形式的防烟隔热效果数值模拟
霍岩
;
邹高万
;
董惠
;
郜冶
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
为了掌握双层空气幕共同作用时对于火灾等产生的热烟气的阻隔效果,以FDS5.5软件为平台,对双层空气幕不同送风形式的所形成的流场进行了数值模拟,并对防烟隔热效果进行了比较分析。结果发现风速是影响双层风幕的重要因素;垂直方向送回风方式的防烟隔热效果要好于侧方向送回风方式;双层空气幕彼此会产生影响作用,若配合方式得当,可在一定程度上提高防烟隔热效果。
双层空气幕;
送风形式;
防烟隔热;
数值模拟;
18.
环形转子密封的流动及气体力特性数值分析:迷宫与蜂窝密封
张海
;
郑群
;
岳国强
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
为了研究转子振动与转子密封之间的相互作用及影响,本文对两种环形转子密封的流动特性以及其所对应的转子的动力学特性进行了数值计算。在文中我们首先提出了一种计算转子动力学参数的数值方法,可以求解转子的振幅和振频。之后这些参数可以作为非稳态条件应用于流体数值计算中。数值分析的结果表明,转子的振动能够降低密封的性能并且引起额外的转子气体力。通过深入的分析我们证实了该气体力总是趋向于降低转子的自激振动,并且随着压差的增大这种效应更加明显。关于上述现象在两种转子密封中的异同在本文中给出了说明。最终得出结论:适当结构的迷宫、蜂窝密封或者其二者的组合是完全有可能降低转子自激振动带来的负面影响的。
迷宫密封;
蜂窝密封;
气体力;
流动特性;
自激振动;
19.
跨音速风扇高负荷弯扭静叶非定常附面层与分离结构研究
姜斌
;
郑群
;
王松涛
;
冯国泰
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
以某小型跨音速单级轴流风扇级为平台,采用相位延迟法进行了非定常数值模拟。研究并探讨了存在来流干扰条件下,风扇级内高负荷弯、扭设计静叶栅内的非定常分离结构。分别探讨了风扇不同叶展位置处存在不同来流条件的情况下,下游静叶吸力面的非定常附面层发展特点以及典型分离结构的相互转化规律。研究结果表明:转、静之间势流的相互干扰强烈的影响着下游静叶的负荷分布,而尾迹等高损失区对静叶表面的压力影响范围十分有限。相反,对于表征静叶损失特性的附面层非定常特性主要由来流高损失流体传播所决定,势流干扰的影响不明显,非定常附面层的发展导致了随着高损失流动传播变化的非定常分离结构,给出了相互转化的三种非定常分离结构。
跨音速风扇;
弯掠静叶;
数值模拟;
非定常分离;
旋涡结构;
20.
气流折转角度对压气机进口流场均匀性影响
曲永磊
;
卢明亮
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
针对竖井转折角度的变化,完成了舰船燃气轮机进气道流场数值模拟,考察了其对压气机进 口速度场均匀性的影响。以气流垂直折转为母型进气方案,在正负30°的范围内,建立了多种不同折 转角度的燃气轮机进气道模型;对模型进行合理简化,采用分块形式的结构化网格进行划分;完成了 各个进气通道模型的单相流场多工况数值模拟,得到了各通道流动特性;对结果进行了均匀性分析,为设计制造高性能的船用燃气轮机进气道提供参考依据。
燃气轮机;
进气道;
转折角度;
数值模拟;
均匀性;
进口流场;
21.
涡轮间隙流动机理及其影响因素研究
高杰
;
郑群
;
姜玉廷
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
应用数值方法和标准k-ω两方程湍流模型,研究了轴流涡轮叶顶间隙泄漏流动结构及其损失产生机理,同时考虑了大范围变化间隙和进口攻角的影响。计算结果显示:动叶通道中间隙涡和通道涡之间存在着强烈的相互作用,在适当大小的间隙下,间隙涡和通道涡的相互作用才可以被有效利用。间隙内部的泄漏流动情况可以被细分为“攻角驱动型”和“压力驱动型”两种泄漏类型,而大多数的泄漏流动则是由叶顶后部的压力驱动型泄漏造成的。
轴流涡轮;
叶顶泄漏流;
间隙高度;
数值模拟;
流动机理;
湍流模型;
22.
轴流压气机叶顶喷气扩稳机理实验研究
李继超
;
刘乐
;
童志庭
;
林峰
;
聂超群
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
轴流压气机叶顶喷气已经被证实了能够有效拓宽压气机的失稳裕度。本文在一台低速单转子轴流压气机上进行了叶顶喷气实验研究,采用喷气动量比作为衡量失速裕度改善的指标,并通过改变叶顶间隙和喷气角度对不同喷气量的扩稳效果进行了分析,实验中发现了随着叶顶喷气动量比的增加,压气机失速裕度的变化会出现两个拐点,即存在两个临界喷气动量比,并将临界喷气动量前后的三个阶段对应的喷气量分别定义为:微喷气,大喷气和超大喷气。通过实验测量压气机进出口气动参数以及壁面动态压力信号对临界喷气动量比前后叶顶喷气扩稳机理进行了详细的分析。实验分析结果表明:微喷气扩稳仅仅是其能够减弱叶顶间隙泄漏涡和叶顶间隙泄漏流非定常性;大喷气能够同时减小进口气流攻角,推迟叶片吸力面分离和抑制叶顶间隙泄漏涡,推迟叶顶间隙泄漏流非定常性的产生;超大喷气能够推迟叶顶间隙泄漏流非定常性的产生,但喷气的影响区域向叶片通道内部转移,而且严重影响压气机的做功能力。
轴流压气机;
进口气流攻角;
均方根;
功率谱密度;
喷气扩稳机理;
23.
开孔被动控制技术在超音速叶型中的应用
岳国强
;
卢牛
;
姜斌
;
韩磊
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
通过在叶片表面开孔,利用吸力面与压力面压差抽吸和吹除附面层,能显著地提高叶栅的做功能力和降低叶型损失,从而提高整个叶栅性能。本论文详细分析了叶栅静压比和总压损失随着叶片中开孔位置和开孔直径的变化规律,首次提出了一种新的基于开孔的无源被动控制叶型。通过数值模拟得出结论:这种控制技术不仅减小了激波与附面层的干扰损失,推迟了叶背分离回流的产生,减小了分离区厚度,还能改善通道内激波结构,提高叶栅通流能力,降低叶片载荷。
无源被动控制;
附面层抽吸;
数值模拟;
超音速叶型;
叶栅性能;
24.
变几何涡轮可转导叶泄漏损失控制技术
岳国强
;
于舰
;
邓庆锋
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
本文在可转导叶叶顶设计了可减少变几何涡轮导叶叶顶间隙处泄漏流动损失,并且可提高涡轮级效率和改善导叶尾部流场的凹槽结构。之后通过不同凹槽结构以及分布设计了三种模拟方案,以球面端壁为基础建立了变几何涡轮第一级流场三维模型,以CFD 方法模拟该一级变几何涡轮流场,结果表明,方案二所设计的结构可以有效的减少可转导叶间隙处的泄漏流动,使泄漏量降低了25.6%,并且改善了可转导叶尾部的流场,提升了涡轮级效率。
变几何涡轮;
可转导叶;
泄漏损失;
凹槽结构;
25.
压气机跨音速加级设计
杨俊杰
;
郑群
;
岳国强
;
邓庆锋
;
罗铭聪
;
张海
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
基于相似理论,在保证效率和喘振裕度的前提下,对某型高负荷压气机进行了跨音速加级设计。通过对比研究,加级后的压气机性能明显提高,其中压比提高了37.67%,流量增加了38.78%;对压气机加级匹配点的选择进行了详细的论述;基于可控扩散叶型控制分离、诱导流道激波的原理,完成了在零级参数设定的条件下,跨音速级的设计和优化。
相似理论;
压气机;
加级设计;
喘振裕度;
26.
吸附式高负荷扩压叶栅的旋涡结构
郭爽
;
陆华伟
;
宋彦萍
;
刘杰
;
吴锤结
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
通过栅前、栅后以及栅内十个截面位置的气动参数测量结果,实验研究了某高负荷压气机叶栅抽吸附面层前后的主要旋涡结构演化过程以及其对应损失的变化。研究发现:在吸力面吸气方案及流向端壁槽吸气方案中,壁面涡、尾缘脱落涡的演变过程在原型方案中对应的较高流动损失因端壁附面层径向迁移及角区分离受到抑制而明显降低;来流附面层抽吸方案则最为有效地控制了通道涡的演变过程,而通道涡体现的是端壁附面层的周向及径向二次流动过程,自身产生的损失较小,主要起到向远离端壁的方向输运低能流体的作用。有针对性地设置吸气位置,吸除自由涡中低流速、高涡量的低能流体,既可降低这部分低能流体本身对应的损失,又可避免其在下游强压力梯度作用下高度扭转而与临近流体发生强烈的粘性剪切作用,进一步降低叶栅损失,从而放大抽吸对高负荷扩压叶栅流场的改善效果。
高负荷压气机;
附面层抽吸技术;
二次流动;
旋涡结构;
流动损失;
抽吸位置;
27.
基于射流和放气主动控制燃机压缩系统启动过程建模及仿真
韩磊
;
郑群
;
岳国强
;
姜斌
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
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2012年
摘要:
燃气轮机压缩系统启动过程的不稳定状态是燃气轮机研究中比较棘手的问题之一。现代燃机叶栅级负荷不断提高,分离流越来越严重,对压气机级设计的难度也越来越高。本文是以三阶 Moore-Greitzer 模型为基础,建立利用进气射流和放气阀为主动控制的压缩系统启动过程的系统模型,通过自编程序对该过程进行仿真。通过仿真可以得知,在给定参数条件下,利用该数学模型可以预测出燃气轮机压缩系统启动过程临界不稳定状态,并且能够给出抑制这样不稳定状态所需要的抽气量,为压缩系统主动控制设计提供参考。
Moore-Greitzer 模型;
主动控制;
启动过程;
燃气轮机;
压缩系统;
28.
某型涡轴发动机涡轮设计与分析
纪星星
;
李海波
;
李博
;
顾春伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
针对某型850 马力涡轴发动机,本文采用多圆弧和五次曲线造型方法,初步尝试开展了高压涡轮和动力涡轮的气动设计。对高压涡轮静叶采用了冷却结构,以降低静叶表面温度;对其进行了CFD 计算和分析,结果表明,所设计的冷却结构有效地降低了静叶表面温度;高压涡轮内部有明显分离存在,流动损失较大;动力涡轮无明显分离存在,根部存在较强二次流,所设计的涡轮等熵效率偏低,还需对涡轮的设计进行优化,以提高涡轮性能。
叶片造型;
涡轴发动机;
涡轮设计;
曲线造型;
流动损失;
29.
基于间断有限元方法的紧致限制器研究
任晓栋
;
顾春伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
高精度数值方法在求解对流-扩散问题时一般会在解的间断处引入非物理数值振荡并导致求解不稳定。为了抑制间断解附近的非物理振荡,本文开发了一种适用于任意网格的紧致限制器。该限制器通过局部线性重构估计数值解的局部最大值和最小值,并将单元节点值限制在该范围内,抑制非物理振荡并保证数值稳定性。通过现今常用的分层限制思想,可将该限制器推广到任意高次多项式近似情况。文中基于间断有限元方法对该限制器进行了阐述,并通过一些典型算例对该限制器进行了验证,结果表明,该限制器具有紧致、保持空间精度和有效抑制非物理振荡的优点。
间断有限元;
限制器;
非结构网格;
数值振荡;
30.
高负荷轴流压气机的通流计算与分析
李想
;
顾春伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
高负荷轴流压气机内部流动复杂,气动性能预测难度大。本文介绍了组内开发的一套适用于高负荷轴流压气机性能预测的通流计算程序。程序采用流线曲率法,基于对压气机内部流动规律的深刻认识,结合实际工程经验,建立了对于损失、落后角等的预测模型,以及失速和掺混模型。通过对 NASA的跨音转子Rotor 1B、P&W 三级机组3S1、GE公司E3机组等多台有代表性机组进行计算,并将计算结果与试验数据进行对比,验证了本通流程序的可靠性。结果表明,本程序是高负荷轴流压气机性能分析预测的有效工具,具有一定工程应用价值。
高负荷轴流压气机;
通流计算;
流线曲率法;
损失模型;
31.
某MW级燃机离心压气机性能分析
李培元
;
顾春伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文对某MW 级燃气轮机的高、低压离心压气机内部流动进行了数值模拟计算。该高、低压离心压气机包括进口导叶,离心叶轮以及径向扩压器。分别计算了不同转速下的特性曲线,并对设计工况点的流动情况进行了分析。指出了无叶扩压器和有叶扩压器中的分离涡是导致整体效率偏低的原因。
离心压气机;
分离涡;
燃气轮机;
内部流动;
数值模拟;
32.
亚音速多级压气机湿压缩数值研究
罗铭聪
;
郑群
;
孙兰昕
;
邓庆锋
;
王强
;
杨俊杰
;
张海
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
湿压缩技术是目前能够提高燃机功率及效率的一种经济有效的手段。本文采用CFX软件平台,选择k-ε湍流模型,利用安托万方程求蒸气饱和压力,选用CAB 气动力二次破碎模型,对某八级亚音速压气机的近失速工况进行进口加湿湿压缩三维数值模拟研究。模拟结果表明,进口湿压缩降低了此八级亚音速压气机的气流温度及比压缩功,很大程度上提高了压比及流量;明显缩小了第八级动叶的低能流动区域并抑制了静叶中吸力面大范围的分离流动,提高了此多级压气机的通流能力及效率,使其退出近失速工况。
亚音速压气机;
湿压缩;
进口加湿;
近失速工况;
数值模拟;
33.
涡轮叶片的后加载改型设计
岳国强
;
景晓旭
;
张玥
;
刘庆鹤
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
使用计算流体力学软件NUMECA 里面的Design 3D 模块对某型燃气轮机四级动力涡轮的第一级进行后加载改型,并计算对比。得出结论:新叶片新叶片和原叶片相比叶片数量更少,效率和功率都略有上升。起到了改型的目的。
涡轮叶片;
后加载;
改型设计;
计算流体力学;
燃气轮机;
34.
压气机叶栅非轴对称端壁造型的优化设计
赵伟光
;
金东海
;
桂幸民
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文建立了以神经网络响应面模型为基础的压气机叶栅端壁气动数值优化平台,结合试验设计、三维流场模拟及自主发展的自适应遗传算法,实现了对设计空间的全局自动寻优。利用该平台完成了压气机叶栅端壁的气动数值优化,分析了非轴对称端壁对叶栅性能的影响机理。结果表明,非轴对称端壁造型能够显著改善角区流动及出口气流角分布,减少二次流动损失,并且在不同攻角状态下均显示出良好的气动性能。
非轴对称端壁;
压气机叶栅;
优化设计;
流动控制;
神经网络;
35.
高压比离心压气机设计与分析
李培元
;
顾春伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文对压比高达11的离心压气机叶轮及扩压器进行了初步设计。针对进口处叶尖马赫数高达 1.6的特点,对叶轮进口处的复杂激波结构、轮缘处的低能量区域以及叶轮出口处的射流尾迹现象进行了分析。根据叶轮出口处流场分析结果,完成了有叶扩压器的设计,并和无叶扩压器的计算结果进行比较,结果表明所设计的有叶扩压器能够有效地提高压气机效率。
高压比;
离心叶轮;
扩压器;
离心压气机;
36.
侧向进气道与轴流压气机流场相互作用的数值研究
陈军梁
;
顾春伟
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文使用ANSYS-CFX软件对侧向进气道与压气机流场的相互作用进行了定常/非定常数值模拟研究。文中详细描述了在下游部件影响下,进气道出口不均匀流场的特征;并分析了侧向进气道对下游流场的造成不良影响的主要特征。
侧向进气道;
轴流压气机;
数值模拟;
37.
非均匀背景流声传播数值模拟
宋敏娜
;
景晓东
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文对点声源在静止、均匀流、和非均匀流(剪切层)的传播进行了数值模拟,通过施加高斯分布的点声源,采用声扰动方程计算出声场分布,数值格式为频散相关保持有限差分格式进行空间离散和Tam的四层Adams-Bashforth时间推进格式,采用声学无反边界条件。结果表明,在二维剪切层非均匀背景流情况下,单极子声源向外辐射声场近似呈椭圆形分布。
剪切层;
声扰动方程;
单极子;
数值模拟;
非均匀背景;
流声传播;
38.
跨声速涡轮叶栅通道内气膜冷却数值研究
陈四杰
;
单勇
;
张靖周
;
谭晓茗
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
本文应用realizable k‐ε两方程模型,对跨声速涡轮叶栅通道内气膜冷却特性进行了数值研究,得到了不同气膜孔倾角和吹风比下的叶栅通道内流场流动特征以及气膜冷却效率的变化规律。计算结果表明:在涡轮叶栅进出口压比一定的条件下,叶栅通道内展现了跨声速流动特征;通道最小截面位置产生第一次的超声速流动,第二个气膜孔下游会产生主流的第二次超声速流动,这两个超声速流动区域的大小和强度与气膜射流孔倾角、吹风比有关。在本文所给气膜孔倾角的范围内,气膜冷却效率随吹风比的增加而普遍升高。在较大的孔倾角下,气膜孔下游一定范围内的壁面冷却效率保持基本不变的趋势。较小的气膜孔倾角不仅使气膜出流贴壁流动,而且对主流的干扰小,因此可以保持较高的冷却效率。在较小吹风比下,冷却效率曲线的变化趋势与气膜孔倾角基本无关。
涡轮叶栅;
跨声速流;
气膜冷却;
数值模拟;
39.
不同折转角扩压叶栅局部损失机制研究
刘华坪
;
崔可
;
陈焕龙
;
陈焕龙
;
俞建阳
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
对三套不同折转角的低速扩压叶栅的局部损失机制进行了分析。结果表明:以较高总压损失系数为特征的尾迹区和分离区并非高局部损失区,以上区域与主流的相邻区才是主要的局部损失产生区。角区分离前,栅内局部损失主要由端壁附面层摩擦所致,且不同折转角下流道前部局部损失生成规律变化不大;角区分离后,端壁局部损失下降,但其减小量远小于角区低能流体与主流相邻区的局部损失增加量,折转角越大,以上趋势越明显。
不同折转角;
扩压叶栅;
局部损失;
端壁损失;
压气机;
40.
分流叶片对高压比离心压气机的影响
彭丽海
;
陈焕龙
;
程肖岐
;
宋彦萍
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
利用数值模拟方法研究了不同分流叶片的组成形式对跨声速高压比离心压气机的影响,探讨了复杂形式分流叶片的设计依据。结果表明,复杂形式分流叶片具有明显的增加通流能力,可以改善跨声速叶轮进口处叶顶区域的激波环境,扩宽主通道喉部面积,减弱径向通道的叶片负荷,提高后部通道的加功能力,增强叶轮出口流体的均匀性,调节无叶扩压段的流动;本文不等弦长双侧小叶片方案可以使效率提高约2%。
离心压气机;
复杂形式;
分流叶片;
双小叶片;
数值模拟;
41.
基于二次函数的二次流损失模型研究
李得英
;
宋彦萍
;
秦勇
;
大山宏治
《2012年中国工程热物理学会热机气动热力学学术年会》
|
2012年
摘要:
基于经典M-B 模型,本文提出了一种以二次函数形式描述的二次流损失模型,并将其应用于某 1.5 级低压涡轮性能预测。结果表明,本文修正的M-B 模型及经典M-B 模型、A-M 模型得到的级效率值与三维黏性计算结果误差分别为1.22%、2.41%、8.48%,体现了较高的预测精度;该修正模型可较好地捕捉叶栅上下端部因二次流动而导致的局部高损失区,并能较准确地计算叶栅气动参数分布。
二次函数;
二次流损失模型;
性能预测;
低压涡轮;
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