极小展弦比后加载叶栅气动特性三维数值分析和实验

以数值手段分析了极小展弦比下后加载透平叶栅内的定常3D粘性流动及损失，并对该透平叶栅在不同出口Ma和进气角下进行平面叶栅吹风实验．数值方法采用3D可压缩粘性流动压力修正算法求解N-S方程及Baldwing-Lomax代数湍流模型．通过数值计算分析和平面叶栅吹风实验研究表明，后加载技术应用于极小展弦比叶栅中，可以起到控制3D叶栅损失与二次流生成和发展的作用．     

气固两相压气机平面叶栅后气流参数的试验测量

在粒子质量浓度ａ＝２．０％、２．７％，叶栅进口气流速度ｕｇ＝２２ｍ／ｓ和冲角ｉ＝１７°、２７°多种工况下，测量栅后沿栅距和对高方向分布的气流参数．通过与纯气流条件下试验结果比较，分析了叶栅进口粒子浓度和冲角变化对压气机平面对栅后气体流动参数的影响．     

平面跨音速叶栅的优化设计

根据最优化理论建立了平面跨音速叶栅优化计算的数学模型，以跨音叶栅气动正问题的求解为基础，以叶栅损失系数ξ为目标函数，并考虑适当的约束条件，应用最优化方法，通过反复搜索，自动给出在一定条件下性能最佳的叶栅。从两种叶栅的优化设计的结果表明：优化后叶栅流场的特性得到了明显地改善，损失下降，将优化计算在叶轮机械设计领域内的应用向前推进了一步。     

流体机械倾斜流面叶栅的变换理论及试验

本文给出了“假想等价速度三角形”、“等价速度三角形”和“当量速度三角形” 变换理论,从而解决了如何将平面叶栅吹风试验资料运用到倾斜流面叶栅的问题.为此类风机的设计提供了有效的设计方法.试验表明,文中所提供的变换方法是成功的.     

小生境遗传算法在平面叶栅优化设计中的应用

提出了一个基于小生境遗传算法的平面叶栅的优化设计方法。该方法利用奇点分布法设计无厚翼型骨线，然后通过小生境遗传算法使叶栅表面边界层中的流动损失最小化，以此搜索沿骨线最佳的厚度分布规律。已知叶栅的流场分析由一个基于边界元的程序完成。将该方法应用于ZZ440叶栅的设计，结果表明该方法可行且有效。     

平面叶栅速度图法有限元分析

本文提出了跨音速平面叶栅气动反命题的一种解法。首先用八节点等参单元对平面速度图方程作有限元展开,由此来计算跨音速叶栅亚音速部分的外形,然后根据速度图方程的喷管特解来计算叶栅的跨、超音速部分外形。文章最后总结出一种控制叶栅外形变化的简单有效的方法,并给出了计算结果。     

串列叶栅静子粘性全三维流场的数值模拟

该文发展一种数值模拟串列叶栅静子内部流场的方法。应用有限体积法及Baldwin-Lomax紊流模型数值求解与时间相关的三维可压缩的薄层Nayier-Stokes方程组。对法国。Turmo-Ⅲc小型航空发动机静子串列叶栅流场作了计算与分析。在中径处，前、后排叶片吸力面上的附面层很薄，尾迹宽度比较窄。由于前、后排尾迹同端壁附面层相互干扰，机匣及轮毂附近尾迹较宽。应用法国ONERA某静子平面串列叶栅作为验证算例，计算与试验结果一致，表明了该文算法的可靠性。     

跨音速涡轮平面叶栅气动性能试验研究

为研究某型涡轮叶片根部截面的平面叶栅在不同攻角和不同马赫数下的气动性能,采用风洞吹风试验对叶栅总损失特性、出口能量损失分布、叶片表面和壁面压力与马赫数分布等气动参数变化情况进行分析.结果表明,叶栅所采用的叶型具有较为明显的后部加载特性,叶栅能量损失在较宽攻角范围内保持较低水平,且随着出口等熵马赫数的变化呈现先减小后增大的变化规律.     

后加载和高负荷前加载叶型气动性能的试验研究

采用平面叶栅和环形叶栅吹风试验对后加载和高负荷前加载叶型的气动性能进行了详细的测量和研究.在平面叶栅吹风试验中,测量了2种叶型的压力系数分布,研究了攻角、相对栅距、安装角和马赫数的变化对叶型能量损失系数的影响规律.在环形叶栅吹风试验中,测量了2种叶型的近叶顶、中叶高和近叶根处的压力系数分布以及能量损失系数沿叶高的变化规律.对后加载和高负荷前加载叶型的三维成型规律进行了讨论.试验结果表明:高负荷前加载叶型相对于后加载叶型具有更大的负荷特性;高负荷前加载叶型在采用较大的切向弯曲后可以抑制二次流的发展和减少二次流损失;前加载叶型和后加载叶型均具有优良的气动性能.研究结果对于拓宽高性能叶型在汽轮机中的应用提供了理论基础和技术支持.     

非光滑叶片对叶栅气动特性影响的实验研究

在低速平面叶栅风洞中对光滑叶片及3种非光滑叶片进行了实验研究,分析了非光滑叶片对叶栅出口流动特性的影响。实验结果表明,采用非光滑叶片改变了叶栅出口旋涡结构及流动分布,使叶栅出口的流场趋于均匀,叶片可以随更大的负荷。     

高炉三维气固湍流和煤粉燃烧过程数值模拟

基于欧拉气相方程组、欧拉颗粒连续方程和动量方程以及拉氏颗粒能量和质量变化方程,建立并发展了高炉风口回旋区湍流气固两相流动和煤粉燃烧的三维数学模型.用所建模型分别对冷态模型内气固两相流动和某企业750 m3高炉风口回旋区内的气固两相三维流动与煤粉燃烧进行了数值模拟.采用三维激光相位多普勒分析仪(PDA)对冷态模型内气固两相流场进行了测量,实验结果与冷态两相流动的模拟结果基本一致.热态模拟结果给出了气相温度和组分浓度分布,模拟结果与实验测量结果较吻合,揭示了风口回旋区内气固两相流动和煤粉燃烧的基本性质和特点.     

用于管道煤粉流量测量的文丘里管型设计及优化

为准确测量电站管道煤粉流量,设计了一种基于文丘里法的煤粉流量计。首先采用气固两相流数值模拟的方法,研究不同管型参数对文丘里法测量管道煤粉流量的影响,发现管型参数是影响稀相气固两相流测量结果的关键因素,并由此提出了文丘里管型设计的优化原则。然后从提高测量精度和保证测量稳定性两方面出发,对文丘里流量计进行了设计优化,获得了3种文丘里管的管型参数,可为管道煤粉流量测量的试验研究提供参考。     

用于管道煤粉流量测量的文丘里管型设计及优化

为准确测量电站管道煤粉流量,设计了一种基于文丘里(V en turi)法的煤粉流量计。首先采用气固两相流数值模拟的方法,研究不同管型参数对文丘里法测量管道煤粉流量的影响,发现管型参数是影响稀相气固两相流测量结果的关键因素,并由此提出了文丘里管型设计的优化原则。然后从提高测量精度和保证测量稳定性2方面出发,对文丘里流量计进行了设计优化,获得了3种文丘里管的管型参数,可为管道煤粉流量测量的试验研究提供参考。     

Cold Gas-particle Flows in a New Swirl Pulverized-coal Burner by PDPA Measurement

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄｃｏａｌｂｏｉｌｅｒｓ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｔｏｉｍｐｒｏｖｅｅｎｅｒｇｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｔｏｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈａｓｌｅａｄｔｏｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｎｅｗｔｙｐｅｓｏｆｓｗｉｒｌｂｕｒｎｅｒｓｗｉｔｈｈｉｇｈｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄ,ｌｏｗｐｏｌｌｕｔａｎｔｅｍｉｓｓｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｐａｓｔｔｗｅｎｔｙｙｅａｒｓ.Ｆｏｒｅ…     

考虑颗粒尾涡效应的二阶矩两相湍流模型

将作者曾提出的颗粒尾涡增强气体湍流模型加入到二阶矩-颗粒动力论两相湍流模型中,建立了新的考虑尾涡效应的二阶矩两相湍流模型,并对水平槽道、旋流突扩室和下行床内的两相流动进行了模拟.对水平槽道和旋流突扩室内稀相两相流动的模拟结果表明：与实验数据对照,新模型比没有考虑颗粒尾涡影响的模型有一定程度的改进,颗粒尾涡效应确实增大了气体湍流;在下行床内的稠密两相流动中,由于两相之间的相互作用比较明显,颗粒尾涡不仅增大了气体脉动,而且也增大了颗粒脉动.     

大颗粒流化床传热数值模拟与气固传热模型比较

采用欧拉-欧拉模型对GeldartD类颗粒气固流化床的非定常传热过程进行了模拟,比较了包括Gunn模型在内的6种不同的气固传热系数模型.通过模拟二维流化床发现,基于6种气固传热模型得出的平均壁面传热系数与文献的实验关联式相差不大,但是6种模型给出的局部气固传热系数呈现较大的差别,其原因在于不同模型中的两个主要影响参数颗粒雷诺数和床层空隙率的贡献不同.比较了6种气固传热模型之后,采用Gunn模型对D类颗粒的流化床进行了模拟和分析,结果表明:尽管存在较大的气泡和一定程度的腾涌,D类颗粒流化床可以实现稳定的流化.从流化床内的温度分布的演化来看,D类颗粒流化床的传热均匀性不存在问题,较大的颗粒直径和较大的气泡并未造成传热问题.     

Direct numerical simulation on the particle flow in the wake of circular cylinder

The spectral-element approach is used to simulate the gas-solid two-phase flow behind of the circular cylinder. Based on the method of a high accuracy calculation for the gas phase flow, the particle dynamic field is put into practice. Two key influence factors, Stokes number and Reynolds number, are investigated. The simulation results give a clear pattern of the physical characteristics of gas-particle flow. Due to the construction properties of the eddies in the wake of the circular cylinder, the suction is the main dispersion mechanism of particles near to the centric axis. This effect can make the small particle sucted to the near wake of the circular cylinder. The particle dispersion is also induced by the pressure gradient which is caused by the strong velocity gradient of gas phase.     

气固流动大涡模拟和两相湍流模型的评价

用基于气体Smagorinsky亚网格应力模型和颗粒动力论模型的双流体大涡模拟(LES)以及统一二阶矩两相湍流模型(USM-RANS),对轴对称突扩气固流动进行了数值模拟。结果表明:LES模拟的颗粒轴向平均速度和均方根脉动速度,以及USM-RANS计算得到的模拟结果都与实验结果吻合较好。LES得到的颗粒-气体轴向脉动速度关联值比USM-RANS模拟值更接近实验值,这表明USM-RANS模拟还有改进余地,并基本上得到了LES的验证。LES的瞬态模拟能显示气固湍流流动的各向异性两相湍流结构和颗粒弥散的发展过程,而USM-RANS无法实现。     

组合管中粉粒终速的理论计算

根据气粉流的质量，动量和能量守恒等基本定律，建立了描述了组合管中气粉流行为的数学模型，数值计算结果表明，粉粒终速随粉粒密度的增大或粉粒粒径的增大而减小，且随粉气化的增大而增大。     

气 -液两相在多孔介质内同向向上流动的CFD研究

基于计算流体力学中欧拉模型,研究了气-液两相在球形多孔介质填充床内同向向上流动情况.分别采用Tung&Siefken模型、Schulenberg模型以及Attou模型通过用户自定义功能的形式添加气固、液固、气液间曳力程序对填充床流动情况进行CFD三维数值模拟.对其模拟结果与实测数据进行对比发现:Tung&Siefken的模型更适合模拟在常温常压下直径在2～8mm的球形多孔介质内气-液两相流流动,此模型CFD数值模拟的压降差、持液量结果均与实测数据吻合很好.