径流式透平叶轮内部三元流动的计算方法及其特性分析

基于Ｄｅｎｔｏｎ对置差分格式，发展了径流式透平叶轮内部三元流动Ｅｕｌｅｒ方程的时间推进有限体积求解方法，并对一个车用增压器径流式透平叶轮的内部流动在多个工况条件下进行了计算分析，揭示了其内流规律，与准三元流动分析结果的比较表明：准三元流动模型由于抱略了流面厚度的变化，相应的流运输设计计算都有局限性。因而，对径流式透平叶轮应该采用全三元流动分析方法设计叶道，以求叶轮内流效率及透性能有较大幅度的改善。     

分流叶片离心泵叶轮内变工况三维数值分析

对带分流叶片的离心泵叶轮不同工况下的内部流动进行数值模拟分析．计算采用雷诺时均方程和修正了的κ-ε湍流模型,在压强连接的隐式修正法建立的压力速度校正方程基础上,利用贴体坐标系和交错网格技术进行计算．计算结果揭示了带分流叶片的离心泵叶轮内部湍流流动不同工况下的速度分布及压力分布规律,对叶轮内部流动状况进行了分析和研究．结果表明：随着流量的增加,叶轮内相对速度增大明显;叶轮内整体动压随流量增加而下降,动压在叶轮内的分布场为大流量比小流量更加均匀．     

微型燃气轮机叶轮内流动的研究

对Honeywell Parralon 75型微型燃气轮机的压气机与向心透平叶轮内的流动进行了数值研究，该机为单轴单级，压比为4／1，流量为0．68kg／s．计算方法基于Jameson格式，湍流模型选择Baldwin-Lomax模型．计算结果为分析叶轮流道内二次流的形成与发展提供了详细的流动结构．压气机叶轮采用分流叶片，可以延缓横向二次流的发展，降低叶片吸力面扩压程度，减小叶轮出口尾迹的强度与范围，对提高叶轮效率起到决定性的作用．透平叶轮流道内部的损失区主要集中在吸力面一侧，叶顶间隙的泄漏流动使得吸力面与叶顶间的角隅区的损失有明显加大，控制叶轮的径向间隙对控制流动损失有明显作用．     

双流道叶轮内部三维定常湍流数值模拟

对某双吸离心泵的双流道叶轮内部的定常三维湍流进行了全流道数值模拟以研究其内部流动规律。计算基于Reynolds时均Navier-Stokes方程,采用了标准k-ε湍流模型,压力速度耦合使用SIMPLE算法。计算得到了叶轮进口和水平截面的速度矢量图、叶片压力面和吸力面以及叶轮盖板的压力分布等值线图,并对其进行了分析。结果表明全流道计算可以较好地模拟双流道叶轮的内部流动,尤其是叶轮进出口的流动,并可对泵的外特性做出预估。计算结果有助于深入了解双流道叶轮内部流动机理,指导叶轮的水力设计。     

向心透平无叶导向器内三维可压缩流动的模拟

利用FLUENT软件对向心透平整机(从无叶导向器进口到向心透平叶轮出口)进行三维可压缩流动计算和模拟,并将计算结果与一元设计方法进行比较分析,以检验一维假设的合理性和一元计算的可靠性．     

燃料电池离心压缩机叶轮构型的参数优化及性能分析

为提升离心压缩机气动性能以满足燃料电池系统的需求，以某燃料电池离心压缩机叶轮为研究对象，选取叶轮进口倾角、叶片数、子午流道等型线控制点和叶片安装角分布控制点等关键构型参数作为优化变量，采用数值计算方法对离心压缩机叶轮气动性能进行模拟和优化。结合拉丁超立方抽样与BP神经网络拟合叶轮构型参数与气动性能的映射关系，以叶轮等熵效率最大为优化目标、总压比和功率等参数为约束，运用遗传算法对上述叶轮关键构型参数进行多参数寻优，并对优化前后叶轮的气动性能及其内部流动特性进行了对比分析。结果表明：在设计工况下，优化后叶轮等熵效率提高了3.90%,总压比为1.742,功率为8.53 kW,满足设计要求；叶轮的稳定运行工况范围变宽，并且在整个工况范围内叶轮的等熵效率也均得到提升；从流场分析可以发现，优化后叶轮轮盖侧高熵值区域缩小，叶片压力面及出口截面速度分布更均匀，低速气体团面积在不同流动方向上减小，叶道内流动分离得到抑制，验证了所提离心叶轮多参数优化设计方法的有效性。     

离心叶轮出口流动分离区影响因素的数值研究

针对离心叶轮出口区域的流动分离问题,对影响离心叶轮出口流动分离的3种因素进行了数值研究。研究离心叶轮扩压度影响时发现:对于闭式叶轮,叶轮扩压度对出口的流动影响较大,当叶轮的进口与出口相对速度比大于2时,设计工况下叶轮出口出现了较大的流动分离区,这与传统的设计理论一致;对于半开式叶轮,设计工况下叶轮出口均出现了流动分离,且分离区的大小随着叶轮扩压度的增加而增大。研究叶顶间隙对离心叶轮出口流动分离影响时发现:叶顶间隙对叶轮出口流动分离区的大小影响显著,就所研究的叶轮而言,并非间隙越小分离区越小,当叶顶间隙为7.5%叶轮出口宽度时,叶轮出口流动分离区最小。研究叶片扩压器进口收敛角对半开式叶轮出口流动分离区的影响时发现,增大扩压器进口收敛角可以有效抑制叶轮出口的流动分离,但是收敛角过大,叶轮叶顶间隙区域附近的叶尖回流区增大,整级的气动性能降低。     

离心叶片进出口几何形状对气动性能影响研究

为研究叶片进出口几何形状对离心叶轮内部流场及气动性能影响,以某离心叶轮为研究对象,对叶片进出口前、尾缘分别进行不同尺寸修圆处理,采用SST k-ω湍流模型与High Resolution数值方法进行周期性单流道数值模拟,研究了叶片不同尺寸进出口前、尾缘修圆产生的几何形状对离心叶轮内部流场分布和气动性能的影响。研究结果表明：叶片进口前缘平凸形修圆能够增加离心叶轮总压比和多变效率,减少气流在进口前缘局部流动分离损失;平凸形修圆尺寸越小,多变效率和总压比增加越明显,在设计工况点二者最大增加约1%;叶片尾缘压力面修圆能够增加离心叶轮的多变效率,但降低了离心叶轮的总压比,而尾缘吸力面修圆能达到同时增加离心叶轮多变效率和总压比的目的,使得设计工况下多变效率最大增加约1%,总压比最大增加约5%,且减少了气体流出叶轮时的尾迹损失。对叶片前缘小尺寸平凸形修圆和尾缘吸力面的大尺寸修圆,不仅能减少叶片进出口局部流动损失,而且能使设计工况点多变效率增加约1.5%,总压比增加约7%,从而提高离心叶轮的做功能力,为离心叶片设计优化和高效加工制造提供了参考。     

叶顶间隙几何不确定性对离心叶轮气动性能的影响

为了揭示受叶顶间隙几何不确定性影响的离心叶轮气动性能和内部流场变化规律,采用非嵌入式多项式混沌(NIPC)法并结合计算流体力学方法,以Krain离心叶轮为例,研究了叶顶间隙服从高斯分布时的叶轮效率、压比性能统计变化规律,并从叶轮出口流动不均匀性、相对马赫数分布、载荷分布等角度探究其物理机制。结果表明:不同流量工况下,Krain叶轮效率和压比的不确定带大小相当;小流量工况下,叶轮出口流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感度较强;大流量工况下,叶轮进口及吸力面附近流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感程度较强。研究结果有利于深刻认识叶顶间隙几何不确定性对离心叶轮气动性能和内部流场的影响,同时为深入开展流体机械不确定性流动分析研究提供了一定的理论指导。     

车用增压器径流式涡轮转静干涉效应研究

为研究增压器径流式涡轮内部转静干涉效应对涡轮内部流动损失、涡轮工作效率和工作性能的影响,借助逆向建模的方法建立径流式涡轮三维模型,运用非线性谐波法并结合增压器变工况的实际运行特性对涡轮增压器径流式涡轮内部转静干涉效应进行研究。结果表明,径流式涡轮内部转静干涉效应的主导因素是尾迹干扰,喷嘴环流道的后半弦长位置及整个涡轮叶轮流道是主要形成区域,形成机理是涡轮叶排的势流干扰受到主流流动的阻滞而造成迁移的距离有限,而尾迹能够随着主流的流动向下游输运。转静干涉作用的影响因素是转静叶间距离,合理增大径隙比结构参数可以改善涡轮内部的气动特性。叶顶间隙涡与上游尾迹相互作用以及尾迹与通道涡等涡系的强烈掺混是涡轮叶轮流道内呈现非定常流动的主要因素。合理减小涡轮叶顶间隙比能够降低涡轮内部流动损失。     

绘制涡轮流量计与旋涡流量计的流量系数图表的一种方法

涡轮流量计与旋涡流量计的流量系数随被测流体的物理性质变化而变化。基于这个原因,在流量计投入使用之前,应测取实际的流量系数。本文根据相似理论推导出涡轮流量计与旋涡流量计的流量系数表达式,其结论是:流量系数仅是雷诺数的函数。据此可绘制出流量系数图(表)。如果此结论被采用,使用流量计时,就不必测量实际的流量系数,而是直接从流量系数图上查出流量系数。这样,可保证有较好的测量精确度。     

分离式热管蒸发段流动特性的研究

目前，普遍认为蒸发段内工质的流动型式依次为单相液流、弹状流、泡状流及环状流，通过可视化试验和壁温测量，分析了蒸发段工质的流动规律，发现在保证热管工作的条件下，其蒸发段工质的流动型式除单相液流和泡状流外，还存在有一种称之为飞溅降膜流的流型，它对热管的蒸发换热有很大的影响，试验表明，在飞溅降膜区内汽泡夹带液滴向上飞溅的频率及高度均与热流密度有关，当热流密度ｑ≥２０ ｋＷ／ｍ＾２，频率稳定在ｆ０＝０．８     

电模拟平面径向流理论在实际运用中几个问题的探讨

本文探讨了利用水电模拟原理,电模拟平面径向流理论在实际运用中存在的问题。分析了水电两种流动介质的流动特性,通过理论探讨和实验,揭示了存在问题的原因,提出了电模拟和平面径向流中各参数(供给半径,导电液浓度,电源频率)的合理选择原则,以保证理论在实际运用中更加切合实际情况。     

轴流通风机出口紊流流场的实验研究

本文对某一型号的一类轴流通风机的出口紊流流场进行了测量,得出了风机出口流场紊流度的变化特性和紊流流场的波形图,根据实验结果的分析,指出了该类通风机的空气动力噪声源。     

喷射混凝土的流变模型与泵送计算

本文探讨了新拌混凝土的流变模型、流变方程、屈服应力和塑性粘度;进而研究了圆管柱塞流的流型、流速、重量流量和流动阻力的计算方法,为喷射混凝土输送设计做了初步工作。     

波纹型规整填料的壁流边界

从数学角度分析了波纹型规整填料塔内流体流动的宏观现象，建立了此类填料塔的壁流边界数学模型。求得了它们的壁流边界曲线和几种填料的壁流不充分度曲线，并进行了实验验证。     

柴油机压缩过程紊流场规律的研究

在直喷式柴油机气缸和燃烧室中利用热线风速仪研究了紊流场的发展变化规律;在两种不同压缩间隙情况下对压缩过程中紊流场进行测量的结果表明,只有在压缩过程的初期及中期,紊流场才可以近似地当做均匀各向同性紊流场,而在循环的其它时间内,气缸和燃烧室内的紊流场属于非均匀各向异性的;通过对气缸和燃烧室中空气运动的力、能转换的分析,导出了上止点附近燃烧室内涡流转速的估算公式,利用该公式得到的结果与试验结果相当吻合。研究和探讨了燃烧室中空气涡流和紊流强度增加的原因及其影响因素。     

基于相关法的气-液两相流流型的模糊判别方法

气液两相管流流型的自动识别一直是多相流研究中倍受关注的问题 ,而相关法在气液两相流流量的计量中得到了广泛的应用。在一座试验室规模的多相流综合测试环道上 ,由多传感器系统测得气液两相流动的差压波动信号 ,通过计算传感器间的互相关函数 ,并运用模糊数学理论进行了流型的在线自动识别。实验结果表明 ,此方法是可行的     

水平管内汽液逆流流动流型转变机理研究

采用两流体模型，推导了水平管内逆流流动的动量方程，同时依据水力学中的水跃理论，推导了水平管内的水跃方程，并确定了与倾斜或垂直上升段相连的水平管进出口流动边界条件。在此基础上，进行了数值计算，计算表明：针对与上升段相连的水平管，逆流流动的流型转变是由水跃条件所决定的。这一结论得到了有关试验的验证，文章不仅为逆流流动数值模拟提供了理论基础，也为水平管逆流流动研究提供了一个以水跃理论为基础的新工具。     

流体的粘弹性对周期性圆管层流流动规律的影响

将粘弹性Maxwell流体本构方程和圆管层流运动基本方程相结合,利用数学解析方法研究了周期性压力梯度推动下脉动层流的流动规律,并得到粘弹性液体在圆管内万籁 流动的速度表达式,按两种情形分析了粘弹性Maxwell流体脉动层流速度振分布状况。研究结果表明,Maxwell流体在0－2π的周期内呈振荡流动。当wt=0时,其速度振幅频率和松弛时间的增大而减小。