增压器涡轮排气道改进的试验研究

在一定容量以上的大流量增压器,由于结构强度的需要,其涡轮排气道都布置在涡轮和压气机之间。因为轴向尺寸很短,世界各国都把排气道设计成具有长方形截面的简单通道。气流在排气道中转向90°后向上或侧面排出(见图1)。显然这类排气道的排气损失是很大的。六十年代以后,有的国家在排气道进口处加一短的轴向扩压器,有的加大排气道轴向尺寸或排气口面积,也有将涡轮由单级改为双级,使排气损失有所减小。看来,在轴向尺寸受限制的条件下,这些想法的发展前途是不大的。本文在排气道进口处采用轴-径向扩压器和扩压器四周的导流蜗壳的思路来改进这类排气道。并对BBC公司生产的VTR400的原排气道和我们的两种改进方案进行一系列的对比试验研究。试验结果表明,由于减小了排气道中的损失,根据VTR400原来参数,两种改进方案可使涡轮效率分别提高4.6％和6.1％,涡轮功率分别提高68.5马力和88.1马力。这种改进方案有较好的实用价值。     

大涵道比涡扇发动机涡轮过渡段的数值研究

采用CFD数值模拟方法对大涵道比涡扇发动机高压涡轮与低压涡轮之间的过渡流道进行了气动性能计算。通过与实验数据的对比,验证了CFD计算模型预测涡轮过渡段气动性能的可靠性以及计算精度。分析了径向偏移较大的涡轮过渡段流动特点和损失机理,为进一步提高过渡段气动性能提供研究方向。高性能大涵道比发动机中,涡轮过渡流道流动机理复杂,设计难度大,其可供挖掘潜力较大。     

过渡流道对串联高速离心泵空化特性的影响

为分析不同结构的过渡流道对串联高速离心泵空化特性的影响,以某型串联高速离心泵的第2级为研究对象,基于ANSYS Fluent中Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用RNG k-ε双方程湍流模型对同一工况下环形和螺旋形过渡流道在不同空化数下的增压值、叶片空化面积、流道内空泡体积进行了对比分析.结果表明：采用螺旋形过渡流道的次级离心泵在流量区间32 000～64 000 L/h增压值提升约8.5%,大流量工况(q_V>52 000 L/h)下效率提升3%～6%.次级叶轮发生完全空化时,相比环形过渡流道,螺旋形过渡流道次级叶轮叶片背面空化面积和流道内空泡体积均有所下降.由此可见,螺旋形过渡流道抑制了叶轮叶片空化气泡的产生,提升了次级叶轮的抗空化性能.     

叶片扩压器安装角对高负荷离心压气机流动及性能的影响

本文以某高负荷离心压气机为研究对象,运用三维粘性数值模拟方法考察了不同叶片扩压器进口安装角对离心压气机流动及性能的影响。分析结果显示,叶片扩压器进口安装角对离心压气机流动及性能影响很大,过小的安装角会造成流道堵塞,产生拉瓦尔喷管效应,使整级效率急剧降低。叶片扩压器在合适的安装角范围内,随着进口安装角的增大,压气机等熵效率变大,总压比升高,但工作裕度却逐渐减小。由此可知,叶片扩压器具体安装角的确定要根据效率、压比和工作裕度的综合考虑所定。     

径流式涡轮排气扩压器流动性能模拟研究

本文研究了径流式涡轮排气扩压器特性对涡轮增压器与中速柴油机匹配性能的影响。在研究过程中，假定排气扩压器的气流为一元准稳定不可压缩气流，试验装置采用压缩气源供气。根据相似理论模拟中速柴油机排气的气流状态进行内壁为直线型面（定为Ａ型）及内壁为曲线型面（定为Ｂ型）这两种型面的扩压器模拟试验。计算和试验结果表明：（１）不论Ａ型或Ｂ型排气扩压器都能改善径流式涡轮的性能，从而提高涡轮效率及涡轮增压器总效率；（２）当扩张角较大时，Ｂ型扩压器因有较高的扩压器效率及压力恢复系数，其性能优于Ａ型扩压器，这将更有利于改善涡轮增压器与中速柴油机的匹配性能。     

进口有旋及畸变条件下轴流式扩压器的数值分析

本文应用改进的二维椭圆型通用程序对锥形扩压器流场作了计算。计算扩张角2(?)的范围为8°,12°,15.8°和16°,面积比AR 为1.5～9.0左右。计算中应用湍流的有效粘性模型和二方程k—ε模型。扩压器进口气流条件为无旋的,有旋的和轴向畸变的三种。计算结果与试验性能数据的比较是令人满意的。文中还对JT3D涡扇发动机的环形扩压器进行全流场的计算。本方法可提供设计复杂形状扩压器或其他流域的流场分析,性能预报和试验方案。     

进口导叶与叶片扩压器匹配的实验研究

对扩压器进口不同安装角和进口导叶不同预旋角匹配下离心压缩机的性能进行了实验研究.研究表明:扩压器进口安装角最小值为7°时,压缩机性能对进口导叶预旋角不敏感;采用不同的扩压器进口安装角和不同进口导叶预旋角匹配调节时,压缩机所能达到的最高效率为86.0%,比单独调节进口导叶预旋角或扩压器进口安装角所能达到的效率高2%.效率提高的潜能可通过自由选择匹配的方式来加以实现.     

离心压气机无叶扩压器内部流动的实验测量和数值分析

对离心压气机无叶扩压器内部的流动进行地测量,实验在6种不同转速下进行,获得了径向速度、周向速度和静压恢复系数的分布规律,用SIMPLEC算法结合k-ε湍流模型对该无叶扩压器内部流动进行了数值模拟,计算结果与实验值基本吻合,结果表明：气流速度沿扩奢器宽度方向的分布是盘侧高一增侧,速度分布逐渐达到均匀,当提高转速时,气流速度沿扩压器宽度方向的变化较小,压力恢复系数在无叶扩压器前段增长较快,在后段增长缓和。     

管材挤出模具新型压缩段流道的研究

在对质点流迹分析基础上,提出管材挤出流道的流线型压缩过渡方式,并给出了以三次多项式作为管材挤出流道型腔曲线的数学模型,构建管材挤出模具压缩定型段的过渡流道,并通过聚合物流体分析软件POLYFLOW对比模拟分析了直线型过渡流道和流线型过渡流道的速度、压力、黏度、剪切速率的变化,分析结果显示,流线型流道内的流动稳定性和均匀性明显优于直线型流道。     

无叶扩压器中恒定流的损失预测

本文分析了离心式压缩机无叶扩压器内流扬的特征,并建立了其内部流动的数学物理模型.认为沿无叶扩压器流道中分面具有非对称的粘性流动性质.在非径向流动时,其两侧壁上的边界层产生扭曲,并有一个从进口起始段到下游充分发展段的变化过程.文中着重对无叶扩压器的流动损失规律作了一些探讨,采用了内层变量表示的速度壁面律,以便计及边界层内部温度和径向压力梯度对速度分布和壁面摩擦系数的影响,从而提供了一种预测无叶扩压器性能的新方法.经不同进口条件下的实验验证,证明本文提出的性能预测方法是可行的,可以应用于粘性可压缩非对称流,也可以求解径向流和沿无叶扩压器中分面对称的流动.     

离心压缩机无叶扩压器的三维失速模型

提出了一种离心压缩机系统内无叶扩压器失速的三维理论模型.该模型采用线性化的三维欧拉方程分析扩压器内的流体不可压缩流动,采用有限差分法和奇异值分裂(SVD)法进行求解,以预测无叶扩压器失速的临界来流角和失速团相对转速.结果表明,在三维情况下,无叶扩压器失速的临界来流角和失速团相对转速除了受到扩压器几何尺寸的影响以外,还受到扩压器入口流体平均径向速度的轴向分布的影响.与二维模型相比,三维模型所得到的预测结果与实验结果更相符.     

无叶扩压器优化设计方法

本文通过对径流式压气机无叶扩压器中气体一元可压缩流动的分析与研究,求解以损失模型为目标泛函和气体运动所满足的微分方程组为约束条件的最优化控制命题,使目标泛函达到极小。通过分析无叶扩压器出口半径对等熵效率的影响,在给定出口半径的变化范围内进一步选择最优出口半径,使扩压器在最优出口半径时,损失最小且等熵效率达到最高。文中还分析了各几何参数对无叶扩压器效率的影响,从而提出旋转扩压器的设想及理论依据。     

论井泵最佳工况点的预测和计算方法

本文根据离心泵基本理论,推导出导流壳特性方程式和叶轮特性方程式,阐明导流壳特性曲线的物理意义,详述了导流壳入口几何参数和叶轮出口几何参数对导流壳特性曲线和叶轮特性曲线的影响。提出了井泵最佳工况点的计算方法,并且论述了如何预测同一种叶轮在不同导流壳中和不同叶轮在同一个导流壳中的最佳工况点。最后通过对100JC/K10深井泵的叶轮和导流壳不同组合的性能试验曲线分析和验算,证实了前述理论的正确性。     

无叶扩压器失速的三维可压缩流模型

为了研究离心压缩机系统内无叶扩压器的失速问题,提出了一种三维可压缩模型.采用奇异值分裂（SVD）方法求解离散后的三维可压缩流欧拉方程,得到了无叶扩压器失速时的临界流量系数和失速团相对转速.研究显示,在无叶扩压器较长的情况下,入口马赫数对临界流量系数和失速团相对转速都有重要影响.此外,无叶扩压器临界流量系数还受到无叶扩压器出入口半径比、扩压器入口平均流动的轴向分布以及叶片后弯的影响.实验比较显示,三维模型的预测结果相比二维模型更为准确.     

埋入式进气道的技术现状

介绍了埋入式进气道的设计方法、气动性能及流场控制等的研究现状 ,对该领域存在的问题进行了分析并探讨了埋入式进气道的研究方向和研究方法     

用几何最小二乘法改进 ITD 法的阻尼识别精度

ＩＴＤ（ＩｂｒａｈｉｍＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ）模态识别方法可不用输入系统的信息就识别系统的模态参数，但识别的模态参数常常很不精确，且阻尼比的识别精度很差。当激励信号不是独立白噪声信号时，不应该采用ＩＴＤ法进行模态识别。推导了ＩＴＤ法识别的模态频率和阻尼比的相对误差公式，由此分析了造成阻尼比识别结果很差的原因，并且引入了Ｉ－ｂｒａｈｉｍ提出的双最小二乘算法（ＤＬＳ），在此基础上，提出了几何最小二乘法（ＧＬＳ）。通过理论推导和算例验证得到：一般情况下，ＧＬＳ和ＤＬＳ算法均可提高阻尼比的识别精度，且前者的识别结果优于后者。     

非平行壁面无叶扩压器失速的三维模型

为了研究离心压缩机系统内非平行壁面无叶扩压器的失速问题,提出了一种三维模型.首先采用强隐式方法（SIP）求解扩压器内的平均流动,然后采用奇异值分裂（SVD）方法求解离散后的线性化三维欧拉方程,得到了非平行壁面无叶扩压器失速时的临界流量系数和失速团相对转速.研究的非平行壁面轮盖型线包括单收缩型、先收缩后扩张型以及等面积收缩型.结果显示,无叶扩压器的轮盖型对临界流量系数和失速团相对转速都有重要影响,收缩型轮盖面可以有效抑制无叶扩压器失稳,对于较长的扩压器抑制效果更为明显.此外,非平行壁面无叶扩压器的失速临界流量系数还受到入口马赫数、扩压器出入口半径比的影响.     

长输水管道尾部保水堰的水力特性试验研究

在长距离输水管路出口设置溢流堰可以有效控制水击和防止管路脱空。为了分析该结构在非恒定流情况下的工作特性,设计水力模型试验对突然断水情况的水流特性进行观察测试,通过测试结果建立优化设计的方法和准则。试验表明:长管道水体的惯性力作用可能引起衔接池的水位跌落和波动,从而导致管路进气和水流拍打管口,通过增加溢流堰的高度或扩大衔接池的面积可以避免这一现象。     

运输类飞机APU进气系统设计方法研究

开展了运输类飞机辅助动力装置(APU)进气系统的设计方法研究,提出了APU进气系统的性能参数优化准则和设计点选取方法,梳理了APU进气系统设计流程;并结合某型机APU进气系统性能试验结果对数值仿真计算精度进行分析,为今后运输类飞机APU进气系统设计提供参考和借鉴。