混流式水轮机导水机构二重叶栅的流动

阐述了用计算流体动力学CFD（Computational Fluid Dynamics）技术研究水轮机导水机构二重叶栅内部流场性能变化的方法,研究了不同工况流场的速度、压力及二重叶栅能量损失的变化规律,数值解析结果与实验结果吻合。研究表明,导水机构内部流场的变化直接影响到转轮进口流动条件和水轮机运行的稳定性,数值解析结果对优化设计及安全运行具有指导作用。     

串列叶栅的轴流式冷却风扇流场计算

目的 为满足装甲车辆对风扇的风压和流量的要求,提出一种新的风扇型式,以使冷却风扇在限定的尺寸下,不但风量大,而且风压高。方法 利用欧拉方程对串列叶栅式冷却风扇的流场做了计算。为了得到比较精确的边界值,计算中构筑了贴体计算网格。结果 串列叶栅的风扇叶背流动分离较小,叶片的弯曲度较大,且由于叶栅马赫数曲线分布较饱满,使懈扇静压的较大提高。结论 理论研究为后续的实验研究提供了技术基础。     

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。     

转轮叶栅参数对贯流式水轮机性能的影响

从理论上系统地介绍了贯流式水轮机转轮叶栅几何参数中栅叶稠密度，叶的相对扭角，转轮叶片数和叶片厚度对不轮机性能的影响，并结合在同一试验台上所做的四套贯流式转轮的能量特性试验成果进行了分析和比较，得出叶栅参数对水轮机性能的影响的规律，为以后开发低水头水力资源提供了转轮设计的依据。     

压气机叶栅间隙流动的数值研究

通过加装叶顶小翼来控制叶栅间隙的气体流动已受到广泛关注。本文采用计算流体力学方法,对叶顶间隙流动进行数值模拟。结果表明,加装吸力面小翼可以延缓间隙泄漏涡的形成,降低泄漏涡的强度。在不同的叶顶间隙下,吸力面小翼的加装都能相应地降低泄漏涡的强度。在降低叶顶泄漏涡与主流混合损失的同时,提高了叶栅的气动性能。     

使用PAFV湍流模型对叶栅流动的数值研究

为进一步发展更有效的湍流模型,提高对高负荷跨声速压气机流动的数值计算精度,以侧偏平均脉动速度和应变率张量为基础构造了新的侧偏平均脉动速度(partial average fluctuation velocity, PAFV)湍流模型。在使用Python计算机语言进行编程计算过程中,将流动控制方程在一般曲线坐标系下变换后,采用有限差分方法进行空间离散。方程对流项采用Steger-Warming通量向量分裂法,扩散项采用中心差分格式离散,时间导数项采用具有TVD(total variation diminishing)性质的二阶Runge-Kutta法离散。使用该湍流模型对德国航空航天研究试验院的L030-4叶栅亚声速和超声速流动进行了计算,在进行网格无关性研究基础上,获得了流场压力等值线云图、马赫数等值线云图,压力系数分布等结果。计算显示侧偏平均脉动速度在激波附近区域受到明显抑制,避免了激波附近区域出现过大的湍流黏性。数值计算结果与实验符合比较好,初步验证了PAFV湍流模型可以有效地模拟该类型的叶栅流动。     

基于回热系统分析的汽轮机变工况热力计算

在传统汽轮机变工况计算原理的基础上提出了一种工程实用的变工况热力计算方案,并针对某300MW汽轮机进行了实施,完成了多个变工况下的热力计算.计算结果与已知该汽轮机变工况下蒸汽参数设计值的对比表明:方案切实可行,程序方便实用,计算精度能满足工程应用要求.     

分流叶片位置对平面叶栅流动分离的影响

为更好地控制叶栅流动分离,提出一种在叶栅内部设置分流叶片的流动控制方法.采用数值模拟方法对比在不同攻角下有无分流叶片对叶栅性能及流动损失的影响,结果表明:分流叶片在大攻角条件下,更能提高叶栅的气动性能;选取攻角为11.7°,设计具有不同位置分流叶片的平面叶栅,对比分析发现分流叶片能够提高叶栅的做功能力.分流叶片轴向位置...     

叶表静压孔对平面叶栅性能的影响

为研究某压气机叶栅试验过程中静压孔导致栅后损失增大原因,通过试验校核CFD方法,研究了叶片表面静压孔对叶栅性能的影响,结果表明：叶片表面静压孔影响了近壁面流场形态,静压测量偏差达到2%,气流在静压孔内形成旋涡,随着旋涡强度增大,有旋气流的生成与脱落对流体产生扰动,使得叶片表面阻力增大,附面层增厚,栅后总压损失加大,φ1.0mm静压孔导致栅后总压损失平均值增大了30%,相比之下,静压孔对气流角的影响较小。     

Computational fluid dynamics modeling and hemolysis analysis of axial blood pumps with various impeller structures

The flow fields in the blood pump were analyzed three-dimensionally using computational fluid dynamics (CFD). Hemolysis of the pump was calculated based on the changes in shear stress and related exposure times along the particle trace lines using a forward Euler approach. In this way, how different impeller structures and rotational speeds affect the hemolysis was particularly acquired. As a result, impeller with long-short alternant vanes behaved best in hemolysis property and can be utilized to axial blood pumps’ development and design.     

叶片开槽对轴流泵空化性能的影响

为探究开槽叶片对轴流泵空化性能的影响,以350ZQ-70-H型潜水轴流泵为研究对象,对其不同空化余量下的流场进行定常和非定常数值模拟,对比分析原模型与改进后模型的速度矢量分布、压力分布、内部空泡体积分数及空泡体积变化等.结果表明：开槽叶片可以改善轴流泵的效率和扬程,提升轴流泵性能;开槽叶片增大了叶片进口处流动面积,降低了叶片进口处流速,使得轴流泵叶轮内压力的分布得到改善,从而对空化产生抑制作用;在空化的各个阶段里,开槽模型的空泡体积分数分布均有所降低,其中空化初始阶段最为明显,相比原模型下降了30.4%,有效抑制了空化的发展,空化性能明显提升.     

后掠叶片对轴流泵抗汽蚀性能的影响

研究后掠叶片对轴流泵抗汽蚀性能的影响，采用标准K-ε紊流模型和SIMPLE算法，用FLUENT软件对7台轴流泵内部流场进行数值计算，得到了每台泵的气体体积和效率，通过对比分析表明，随着后掠角的增大，泵的气体体积和效率都减少，所以采用后掠叶片提高泵的抗汽蚀能力时后掠角不宜过大。     

微型轴流风扇扭叶片设计及其气动分析

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过计算流体动力学(CFD)技术,对利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点进行了数值研究,并比较了工作于自模区与非自模区风扇的气动性能差异.研究结果表明,与自模区的风扇相比,非自模区的风扇压力曲线没有最高压力点,随流量减少压力几乎呈线性增加,且无失速点;效率曲线则显得更为平坦;按刚性涡设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.     

变工况下对旋风机的数值模拟实验

以对旋风机为模型,使用Fluent软件对模型风机内部流场进行数值模拟．控制方程基于求解三维雷诺平均守恒型定常Navier-Stokes（N-S）方程,选用Realizable k-ε湍流模型,近壁区域采用标准壁面函数,给出了求解的网格、边界条件,特别分析了两级叶轮间界面上数据传递的处理方法,利用该数值模拟方法分析在不同转速比的变工况下内流特征,为两级叶轮的匹配提供了数值实验依据．设计工况下性能CFD预测结果和实验气动性能结果相符合,表明所用的数值模拟方法进行性能预测有较高的精度和可靠性,同时为内部流动优化提供依据,是同类风机性能优化的一种有效方法．     

叶片轴向倾斜的螺旋滚筒装煤机理和能力

在分析普通螺旋滚筒结构的基础上,针对一种螺旋叶片向排煤口侧轴向倾斜一个角度的新型滚筒,给出螺旋叶片轴向倾斜角度的理论值.研究了滚筒的装煤能力,在评价滚筒装煤能力的方法中,提出了抛煤流量矩、滚筒容煤量比和推煤力等新概念,用抛煤流量矩的大小和叶片轴向倾斜的推煤力及其方向等来综合衡量滚筒的装煤能力和性能,为滚筒设计提供了理论基础.     

后弯叶片对轴流泵空化性能的影响

针对空化现象对机械性能所产生的影响，用FLUENT软件对后弯叶片轴流泵内部流场进行三维数值计算。通过三个后弯叶片方案与直叶片方案的对比分析，可以看出，后弯叶片有效地改变了轴流泵内部气体的分布，叶片吸力面的完全空化面积明显减少，从而在一定程度上抑制了气泡对泵的破坏作用。     

叶片进口安放角对液力透平性能的影响

针对叶片进口安放角对液力透平性能影响规律认识不足的问题,架设一开式液力透平实验台,对一单级蜗壳式液力透平进行实验研究.采用结构化网格技术对该液力透平进行全流场数值计算与分析,将数值结果与实验结果相结合,验证数值计算的准确性.对不同进口安放角的叶轮进行数值研究.研究结果表明:随着叶片进口安放角的增加,液力透平小流量工况的效率有所下降,大流量工况的效率有所增加;透平的扬程和轴功率随着进口安放角的增加而增加;叶轮内部的功率损失是透平内部主要的功率损失;当叶片安放角增加时,小流量工况的功率损失有所增加,大流量工况下的功率损失有所减小;大流量工况下随着叶轮进口安放角的增加,进口液流冲角逐渐减小,因此,透平在大流量工况下功率损失减小,效率提高.     

高负荷轴流压气机喘振时叶片动应力

喘振是压气机中的一种气动失稳形式,破坏性极大.对某高负荷十级轴流压气机喘振过程中叶片的动应力变化开展了试验研究,结果表明喘振时叶片出口脉动静压首先突增,0.1 s后叶片动应变增长至最高值,叶片第二阶动应力已超过疲劳极限,使叶片产生了高周疲劳损伤,出口脉动静压存在与叶片第二阶频率及叶片通过频率相关的后行波/前行波分量,但...     

轴流压气机低速模化设计的叶片造型

为了提高航空发动机高压压气机的气动性能,需要对高速压气机进行低速模化设计以开展试验研究.选取高压压气机后面级作为研究对象,给出了高压压气机低速模化设计的相似准则和模化设计流程,为低速模化设计提供了可以借鉴的准则.针对高速原型压气机设计工况点,制定模化设计目标,完成几何变换、通流设计、叶片造型及数值模拟.重点研究了叶片造...