采用双向流固耦合的胀圈密封功率损失预测模型

针对现存胀圈密封功率损失模型不能准测预测出实际运行时密封环的功率损失的问题,提出了新的胀圈密封功率损失预测模型。基于ANSYS Workbench平台建立了包括转轴、配油套及胀圈密封环在内的双向流固耦合数值计算模型,设计并搭建了胀圈密封性能试验系统,验证了数值模拟的准确性。通过多元线性回归方法构建了包含油液动力黏度、密封压差、转轴转速以及胀圈密封结构主要尺寸参数的功率损失预测模型,比现存模型包含更多影响因素。分析结果表明：模型预测值与试验值的相对误差在9%以内,满足工业应用要求;功率损失对各影响因素的敏感度由强到弱依次为：密封压差、温度、转速,且密封压差对胀圈密封功率损失影响高度显著。     

前向多翼离心风机叶片尾迹和蜗壳二次流动的试验研究

对前向多翼式离心风机建立了性能及流场测试台位 性能试验及流场测试表明,性能试验重复性良好,曲线符合理论性能曲线.用粒子图像速度场仪技术对叶片尾迹区及蜗壳出口横截面上的二次流做了详细的变工况测量与分析.结果表明:叶片尾迹区脉动强度达20%～70%;在设计工况附近叶片尾迹影响区域小,在非设计工况下叶片尾迹影响区域大,尾迹区域占到蜗壳径向宽度的15%～25%,约是叶片弦高的2～3倍;在蜗壳横截面上明显存在二次流旋涡;沿着蜗壳旋出方向二次流对称分布,但是到达出口时,小流量下两侧旋涡结合成一个旋涡,大流量下两侧旋涡一直保持到蜗壳出口.     

圆柱型水槽内动/静叶相干非定常流动的实验研究

在不同的转速和动／静叶相对位置下，利用粒子图像速度场仪（PIV）对具有动／静叶的圆柱型水槽内瞬态流动非定常相干情况进行了实验研究，为了消除随机因素的干扰，实验采用锁相编码器技术和集平平均技术来处理实验数据，结果表明，圆柱型水槽内部具有较强的动／静叶相干现象，静叶区经常出现旋涡结构，通过集平均处理得到的某一转速及动／静叶相对位置情况下的速度矢量分布，可显示旋涡的位置随动叶和静叶的相对而变化，实验还发现，随着转速的升高，动／静叶相对位置对静叶区旋涡的影响变小。     

壁面摩擦应力直接测量技术探讨

自行研制了一台采用误差抵消校准法的阻力天平仪,在一定的雷诺数范围内,对风洞内壁光滑平板壁面,用此天平仪测量了流体的摩擦应力及摩擦系数,用ＩＦＡ３００型热线风速仪测量了相应雷诺数下边界层的平均速度分布,然后 似律法和布拉修斯经验公式分别计算了摩擦应力及磨擦系数。结果对比表明,采用的原理及校准方法合理,所制作的天平仪在试验雷诺数范围内,具有较高的测量精度衅小的相对误差,适用于边界层特性的研究和开发。     

求解流线曲率法反命题的一种新型有限差分方法

针对全三元离心叶轮流线曲率法反命题设计,提出了一种求解S2m流面速度梯度方程的新型有限差分解法。该方法将相对速度沿准正交线的方向导数采用前向差分格式,将相对速度沿流线的方向导数分解为两项,一项采用前向差分,另一项采用后向差分格式,其他各参量沿准正交线或流线的方向导数统一采用前向差分格式。这样便解决了简单采用前向差分格式或后向差分格式难以保证求解速度场的矩阵主对角线元素占优问题,使求解格式具有较强的稳定性和收敛性。新型有限差分求解方法应用于Krain叶轮的改型设计,经计算流体动力学(CFD)分析得,改型叶轮效率提高约0.3%,压比提高约0.2,表明利用新型有限差分法求解S2m流面速度梯度方程是可行的。     

不同导叶预旋角下离心压缩机的时序效应

使用X热线热膜技术,在设计流量下研究了3个不同进口导叶预旋角的时序效应对离心压缩机非定常流场的影响.结果表明:时序效应会影响离心压缩机叶轮出口和扩压器进口的流场,该影响将随着叶轮出口的距离增加而减弱.对应不同的进口导叶预旋角,时序效应对离心压缩机非定常流场的影响有所不同.对于不同的导叶时序位置,进口导叶O°预旋角下集平均径向速度发生变化的流动区域范围最大,-20°预旋角下的其次,20°预旋角下的最小.不同的导叶时序位置的集平均绝对气流角在较大范围内存在差别,其中0°预旋角下集平均绝对气流最大变化角为1.6°,20°预旋角下的最大变化角为0.9°,-20°预旋角下的最大变化角为1.2°.不同导叶时序位置的扩压器进口时均绝对气流角在O°预旋角下相差1.3°,在20°预旋角下相差不足0.5°,在-20°预旋角下相差0.84°.     

叶轮叶顶间隙对离心制冷压缩机性能的影响

为研究叶顶间隙对离心压缩机性能和流动的影响机理,提高压缩机级效率,以某离心制冷压缩机级为研究对象,通过试验与Numeca软件数值模拟相结合的方法,研究了叶顶间隙分别为0、0.15、0.3、0.45、0.6、1.2 mm时压缩机级性能的变化规律。研究结果表明:随着叶顶间隙增大,压缩机稳定运行工况范围变窄,级效率与压比下降;压缩机级性能下降程度与间隙增加量基本呈线性变化关系;叶顶间隙对压缩机性能参数的影响与流量系数的取值有一定关系,同一叶顶间隙下,流量系数越小,性能参数下降速率越快。分析了额定工况下叶顶间隙分别为0、0.3、0.6 mm时间隙泄漏流对叶轮流道的影响规律,结果发现:在叶轮流道周向截面,间隙泄漏流会在叶轮盖侧形成低速区,并沿着叶高以及盖侧横向扩散;顺着叶轮子午流道方向,间隙泄漏流会向相邻叶片的压力面扩散;随着叶顶间隙的增加,间隙泄漏流引起的低速区对叶道流场影响加剧,低速区与主流混合后向下游扩散,造成叶轮流道主流能量损失增大,叶片载荷减小,叶轮做功能力有所下降。     

两相流稀相微粒速度场测量技术研究

通过引入粒子计数法，对基于二进制图像分析算法(BICC)的粒子图像速度场仪(PIV)的粒子图像跟踪技术进行了改进。数值模拟了3个典型的两相流稀相微粒流场，即等线速度旋转流场、旋涡流场和两个相向运动的射流汇合流场，并把改进后的微粒跟踪技术用于模拟流场中粒子对的识别研究。结果表明：改进后的方法能很好地识别与跟踪粒子对，计算速度快，准确率高达97％，适用于两相流稀相微粒速度场的测量；随着粒子对数目的增大，相关系数降低；随着粒子半径的减小，相关系数分布渐趋陡峭；最佳粒子对数目为8～12，最佳粒子图像半径为3～8像素。     

一种改进的阻力天平仪校准方法

介绍了流体壁面摩擦力的直接测量方法－－阻力平衡测量法、针对滑轮摩擦力是和天平仪校准误差的主要来源,提出挤消校准法,该校准方法利用计算机编程控制,先通过缓慢加载使滑轮摩擦力引入正误差,然后又通过缓慢卸载使滑轮摩擦力引入负误差,最后水和平均,消除了该摩擦力的影响,此方法显著提高了校准精度,易于操作,且不受量程限制。     

带分流叶片离心叶轮非定常流场的实验研究

使用X热膜传感器,测量了带有分流叶片离心压缩机叶轮出口和扩压器进口3个叶高位置的流动,分析了沿叶高方向主叶片和分流叶片对非定常流动的影响.结果表明:该叶轮中间叶高处主叶片和分流叶片对流动影响的差别最大,叶轮出口主叶片尾迹区比分流叶片尾迹区的径向速度减小62%,切向速度增大2%,绝对气流角减小8°左右;扩压器进口两区域流动差别有所减弱,但仍较明显.各叶高处非定常流动以主叶片或分流叶片一次叶片通过频率为基频,基频和其二阶谐波的影响均较大,高于二阶以上谐波的影响很小.主叶片和分流叶片流动区域雷诺应力差别较大,在叶轮出口中间叶高处最大雷诺应力相差超过68%.通过实验发现,气流角沿叶高变化超过10°,表明二维叶片扩压器冲击分离等损失可能会较大,有必要设计三维叶片扩压器.