带盖板预旋进气系统的温降实验误差分析

在旋转系统中,温度的测量一直是一项非常困难的工作,而且由于外界的各种干扰和系统误差的存在,温度测量的准确度也很难得到保证.通过实验分析了预旋进气系统温降测量的系统误差和随机误差的影响.实验结果表明:在预旋系统的温降测量中,系统误差能够对实验的结果产生比较大的影响.在确保加工精度和测量仪器的精度较高的情况下,随机误差的影响非常小,甚至可以忽略不计.     

带盖板预旋系统流动与温降特性的数值模拟

为了研究带盖板预旋系统的流动与温降特性,对不同喷嘴角度和不同转速(工况)下的预旋结构模型进行了数值模拟。在相同进气条件下,研究了有无预旋结构和不同喷嘴角度下的盘腔流动与温降特性,分析了旋转雷诺数对系统流动情况和温降效果的影响。结果表明：预旋结构在盖板腔内产生的漩涡增强了盘腔的流动,相比于无预旋结构,其盖板腔压力和系统出口总温明显降低;随着喷嘴角度的增大,盘腔总温和静压均增大,温降效果变差;随着旋转雷系诺数的增大,无量纲质量流量增大,无量纲温降和总压损失系数均减小;预旋角由50°减少到30°时,系统无量纲温降增加了23.7%。     

接收孔周向倾角对预旋转静盘腔流动特性的影响

针对燃机透平叶片供气系统中的预旋转静盘腔,为了研究预旋转静盘腔的流动特性,建立了预旋转静盘腔计算模型,在3种预旋比(β_p=0.48,0.94,1.41)和3种喷嘴径向位置(r_p/r_b=0.8,0.9,1.0)下,数值研究了6种接收孔周向倾角(α=70°,90°,100°,110°,120°,135°)对预旋转静盘腔流动特性的影响,分析了接收孔周向倾角对流场分布及绝热预旋效率和对接收孔流量系数的影响规律。研究结果表明:当r_p/r_b=0.8时,接收孔周向倾角越大,接收孔流量系数值就越大,而且大预旋比下的增强效果显著,但对绝热预旋效率的影响很小,预旋比一定时,每种喷嘴径向位置下均存在最优接收孔周向倾角,此时的绝热预旋效率和接收孔流量系数值达到最大,冷气流过接收孔时的流动损失达到最小,温降值达到最大。     

内混式油喷嘴流量特性实验研究

以压缩空气和变压器油为工质,对内混式介质雾化喷嘴的流量特性进行了实验研究,得出了内混式介质雾化喷嘴油、气流量系数与运行及结构参数的实验关系式.实验结果表明,不同内混式喷嘴或同一喷嘴在不同运行参数下的流量系数值变化很大,与通常设计计算时的推荐值偏差最大达100%以上.油压大于等于气压工况下的实验关系式与油压小于等于气压工况下的实验关系式有较大的区别.     

基于叶型和叶栅稠度改进调节门性能的实验研究

对某风机的常规调节门进行了改进,用双直线叶型替代原直叶片叶型,采用提高调节门小半径处叶片的弦长来增加叶栅稠度.针对改进后的调节门,采用五孔探针对调节门后的流动参数进行了详细的测量.结果表明:采用双直线叶型可以减小调节门的阻力系数并增加调节门的预旋系数,当叶型两直线间的夹角为20.时效果较好;另外,增加叶片弦长可以比较明显地增加调节门的预旋系数,而阻力系数基本保持不变;预旋作用的增大对提高调节门的调节能力和节能效果均有比较明显的作用;该实验使用的离心风机的调节门叶片角度在50°～90°的范围内时,相同流量下风机功率减小2%～3%.根据总体性能分析,为消除由于叶片角度初始位置定义不同带来的影响,可以考虑采用旋阻曲线来反映调节门的性能.     

空气雾化喷嘴雾化机理及影响因素实验分析

为分析空气雾化喷嘴雾化特性,采用一次雾化和二次多级雾化理论得出影响喷嘴雾化性能的主要因素,设计喷嘴雾化实验分析各因素对喷嘴雾化性能的影响。研究结果表明:空气雾化喷嘴的雾化特性受喷嘴的水流量、气流量、气压和水压影响;水流量随着水压的增大而增大,随着气压增大而减小,气流量随着气压的增大而增大,随着水压增大而减小,气液流量比(Q_g/Q_l)与液气压力比(pl/pg)存在幂函数关系,指数为-1.09;随着喷射距离的增大,一次雾化向二次雾化转变直至雾化结束,对应的雾滴粒径由大变小再变大,随水压的增大,雾滴粒径呈现出"增大—减小"的变化规律,随气压的增大而减小,最佳的液气压力比为0.8～1.0,对应的最佳气液流量比为115～146;雾滴粒径D50与pl/pg存在三次函数关系,由函数关系可知喷嘴雾化后的雾滴粒径理论上的最小值为18.23μm,验证了喷嘴雾化最小粒径的存在,但在实际应用中该最小粒径无法实现。     

非均匀进汽时迷宫密封汽流激振动力特性的研究

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术的URANS方程求解方法,研究了动、静叶干涉作用以及级间补汽导致的非均匀进汽温度和压力条件下叶顶迷宫密封汽流激振转子动力特性,计算分析了进汽预旋比为0.2、0.5、0.7时叶顶迷宫密封转子动力特性系数,并与均匀进汽温度和压力条件下迷宫密封转子动力特性系数进行了比较。研究结果表明:密封转子稳定性随进汽预旋比的增加而降低;非均匀和均匀进汽条件下迷宫密封腔室周向旋流强度和腔室压力分布的差异随进汽预旋比的增加而逐渐减小,2种进汽条件下密封转子动力特性系数之间的差异随进汽预旋比的增加而减小;与均匀进汽相比,进汽预旋比为0.2时非均匀进汽下迷宫密封交叉刚度至少降低82.7%,交叉阻尼至少增加30.7%;进汽预旋比为0.5时非均匀进汽下迷宫密封有效阻尼仅在涡动频率为50~100 Hz时较均匀进汽低8.4%~12.4%;进汽预旋比增加至0.7时,非均匀和均匀进汽条件下迷宫密封转子动力特性系数基本相同。显然,进汽预旋比较高时进汽均匀性对迷宫密封汽流激振转子动力特性系数的影响可以忽略。     

转速对贯流泵装置流道水力参数影响的数值分析

为了研究贯流泵装置进出水流道水力性能受转速的影响规律,以贯流泵装置为研究对象进行全流道的数值计算,通过将能量性能数值预测结果与物理模型试验结果对比,验证了数值模拟结果的有效性。在考虑水泵与进出水流道内流相互影响条件下定量分析转速对进出水流道水力性能参数的影响规律。结果表明:(a)不同转速时进水流道水力损失比与流量系数的关系曲线变化趋势基本相同。相同转速时,随着流量系数的增大,进水流道水力效率逐渐减小,流道出口环量先减小、后增大;相同流量系数时,进水流道出口面的平均环量随转速的增加而增加。(b)不同转速时,随着流量系数的增大,出水流道进口入流涡角相对值先减小、后增大。在相同流量系数时,随着转速的增加,出水流道的静圧比逐渐增加,出水流道进口面的偏流角分布基本相同。     

预旋对燃气涡轮排气蜗壳气动性能影响的数值研究

采用数值求解三维RANS和Realizable k-ε湍流模型的方法对排气蜗壳进行计算,探究燃气涡轮末级叶片造成的进气预旋对排气蜗壳气动性能的影响。数值模拟的排气蜗壳静压恢复系数与实验数据吻合良好。文中研究模型的导叶轴向位置固定,通过改变导叶的偏转角获得排气蜗壳测量段不同的进气预旋,进而研究了7种进气预旋和6种进气流量下,支撑板与导叶在两种不同轴向间距下的排气蜗壳气动性能和流场特性。研究结果表明:在进气预旋为0.354 9时,排气涡壳的静压恢复系数达到最大值,这是进出口动压差和总压损失随进气预旋变化的综合结果;超过该进气预旋后,静压恢复系数迅速下降,这是由于此时在支撑板附近产生严重流动分离,总压损失急剧增加所导致;增加支撑板与导叶之间的轴向间距,在预旋小于0.354 9的工况下能够提高排气蜗壳的静压恢复系数,在预旋大于0.233 8的工况下能够减弱尾缘附近涡系结构,从而减小排气蜗壳的总压损失系数,但也会由于支撑板尾缘到出口距离缩短导致流动发展不充分,从而减弱排气蜗壳出口截面的流场均匀性;支撑板与导叶在两种轴向间距下,总压损失系数均随进气流量的增加呈现降低的趋势。研究工作可为燃气涡轮排气蜗壳设计提供参考。     

防旋板结构的迷宫密封转子动力特性研究

采用基于转子多频椭圆涡动模型和动网格技术求解非定常RANS方程,研究了高低两种预旋比下具有防旋板结构的迷宫密封气流激振转子动力特性。分析对比了在预旋比分别为0.13和1.32时无防旋板结构迷宫密封(Design 1)、带进口防旋板结构迷宫密封(Design 2)、在Design 2的基础上增加二级防旋板迷宫密封(Design 3)的平均周向速度、泄漏量、转子动力特性系数。数值模拟得到的Design 1的泄漏量和转子动力特性系数与实验数据吻合良好,验证了数值方法的准确性。研究表明：高预旋比会导致Design 1的直接刚度和有效阻尼降低,并使直接阻尼与交叉刚度增加;预旋比为1.32时Design 2相对于Design 1能明显降低交叉刚度,且降幅达到63.3%～86.3%,Design 3相对于Design 2的交叉刚度降低了12.9%～39.4%;预旋比0.13时Design 2的交叉刚度小于0,Design 3的交叉刚度绝对值相对于Design 2增加了24.4%～153.0%;Design 2相对于Design 1在预旋比为1.32时有效阻尼项穿越频率从175.1 Hz降低到28.3...     

叶栅反推器出口安装角、压比对反推性能的影响

航空发动机叶栅反推器叶型参数与反推效率、流量系数之间的规律对于反推装置的设计具有重要意义。本文建立了外涵叶栅反推器的轴对称计算模型,给出了内涵计算域的有效处理方法,利用数值模拟手段研究了叶片出口安装角、外涵入口压比的变化对反推效率、流量系数等的影响规律,并将计算结果与可能得到的试验结果的数据点进行了比较。结果表明,计算结果与实验结果吻合;出口安装角在30?50?这个范围内时,随着出口安装角的增大,反推效率明显上升,继续增大出口安装角至60?,反推效率变化趋于平缓,甚至有所下降,在50?时反推效率达到最大值;随着出口安装角的增大,流量系数基本不变,超过某一临界值后急剧下降。对40?50?这些中等大小的叶片出口安装角,压比对反推效率的影响不大,叶片出口安装角超出该范围,压比对反推效率的影响较大;当出口安装角较小时,随压比增大,流量系数缓慢增大,当出口安装角较大时,流量系数随压比变化不大。     

双锥流量传感器的数值模拟与优化设计

以数值仿真和实验两方面研究了一种新型的双锥流量传感器,考察了该传感器的关键几何参数即前锥角、后锥角、等效直径比及槽道长度对流出系数、线性度及相对压力损失等性能指标的影响,并预测得到了1个最优模型进行实流实验标定.采用正交实验法进行CFD数值模拟.分析结果表明:前锥角对双锥流量传感器相对压力损失、流出系数及流出系数线性度有重要的影响;后锥角则对相对压力损失有重要影响.最终实流实验验证结果与仿真计算结果具有良好的吻合度.     

Structure and Flow Characteristics of Flat Fan Nozzles with a Single Orifice Formed by a Rectangular Cut

The flat fan nozzle with a single orifice formed by a rectangular cut at the nozzle exit through a semi-ellipsoid blind end was developed. The flow rate characteristic of the nozzle was analyzed. Theoretical analysis shows that the discharge coefficient of the nozzle is a function of the ratio of the projected exit flow area to the cross sectional area of the nozzle input section. Water spraying experiment results show that the discharge coefficient increases with the increase of the ratio of the projected exit flow area to the cross sectional area of the nozzle input section when the rectangular cut depth doesn＇t exceed the distance from the center of the hemisphere to the nozzle end; conversely,the discharge coefficient decreases with the increase of the ratio; for a given nozzle,the discharge coefficient varies with Reynolds number.     

水成膜泡沫灭火剂性能的影响因素分析

根据水成膜泡沫灭火剂的灭火原理,从氟碳表面活性剂的碳链长度以及试验温度等角度,分析了氟碳表面活性剂表面张力以及铺展系数的变化;其次采用主动供气泡沫枪,研究了气液混合比对发泡倍数的影响;最后利用传统自吸式泡沫枪,从接收距离和喷嘴直径大小等维度分析发泡倍数的变化。试验结果表明,发现其碳链长度越长,表面张力越低,铺展系数随温度的升高先增加后趋于稳定;发泡倍数随气液混合比的增加先增大后趋于稳定;增大泡沫枪喷嘴直径和延长泡沫接收距离,发泡倍数均呈现先增大后趋于稳定;但增加的幅度并不是太明显。     

溶有甲烷煤油的稳态喷雾特性研究

研究了当溶有甲烷的煤油稳态通过直圆孔喷嘴时形成减压沸腾喷射的喷雾特性，试验使用了基于小角度向前散射理论的激光粒度分析仪和数码照相机，由溶解压力控制甲烷的溶解量，利用溶解气体释放产生的沸腾现象来改善雾化，分析了不同的甲烷溶解量、测量位置、喷射压力和喷嘴长径比对流量系数、喷雾形状和锥角、索特平均直径的影响．研究表明：对应于不同长径比的喷嘴，存在一个溶解度临界值，溶解度大于该值时促进雾化，小于该值时抑制雾化；甲烷的溶入使煤油喷雾锥角急剧增大；喷嘴内部气液两相流的性质对溶气油喷雾特性有很大的影响。     

叶栅反推器几何进气角、压比对反推性能的影响

航空发动机叶栅反推器叶型参数与反推效率、流量系数之间的规律对于反推装置的设计具有重要意义。建立了外涵叶栅反推器的轴对称计算模型,给出了内涵计算域的有效处理方法。利用数值模拟手段研究了叶片几何进气角、外涵入口压比的变化对反推效率、流量系数等的影响规律,并将计算结果与可能得到的试验结果的数据点进行了比较。结果表明,计算结果与实验结果吻合。当β1γ小于30°时,随着几何进气角的增加,反推效率快速增加,流量系数则迅速下降;当30°β1γ55°时,反推效率和流量系数随压比的变化都有较大波动;当β1γ大于55°时,继续增大叶片几何进气角β1γ,流量系数和反推效率均大幅下降。反推效率随着压比的增大而降低。在较小几何进气角时,流量系数随压比增大而增大,在较大几何进气角时,流量系数随压比变化不大。     

长圆形出口喷嘴射流特性的实验研究

在研究矩形出口喷嘴射流的基础上,对长圆形出口喷嘴的射流特性进行了室内实验研究.结果表明.长圆形喷嘴射流在短轴剖面上的扩散角比在长轴剖面上大.随喷距的增大.其横向截面将逐渐变为圆形.长圆形喷嘴的流量系数大于同样结构特征的矩形喷嘴,其射流的轴心动压力衰减以及横向动压力梯度分布规律与矩形喷嘴射流相似.随喷距增加.长圆形喷嘴的轴心动压力衰减比矩形喷嘴衰减慢.在钻头上使用的长圆形喷嘴的最佳无因次喷距应在无因次等速核长度L_1和最大轴心动压力衰减梯度所在的无因次喷距L_(max)之间.     

低温乏汽回收利用装置的结构参数研究

通过实验研究了收缩角,喉嘴面积比和汽、水喷嘴面积比3个结构参数变化对低温乏汽回收利用装置性能的影响规律.研究发现存在最佳汽、水喷嘴面积比使装置的性能最好,但不同进口工质参数下的最佳汽、水喷嘴面积比值不同;随着收缩角(14°~22.7°)的增大,引射系数逐渐降低,而阻力系数呈现出升高的趋势,并且不同收缩角对应的最佳汽、水喷嘴面积比值随着收缩角的增大逐渐减小;引射系数随着喉嘴面积比(1~5.44)的增加而升高,阻力系数却先降低后升高.这些研究结果为低温乏汽回收利用装置的优化设计和工业应用奠定了基础.