具有可变几何喷嘴的增压器轴流涡轮热力计算方法

本文提出具有可变几何喷嘴的增压器轴流涡轮热力计算方法。引入三个脉冲系数将脉冲涡轮按等压涡轮计算。给定通流部分尺寸,利用可变几何喷嘴来满足所驱动压气机和涡轮的配合。考虑各部实际损失,采用吴仲华燃气热力性质表迭代计算求出反动度、喷嘴出气角和喉口面积。可给定废气初温时迭代所需的初压或给定初压时迭代所需的初温,并算出涡轮当量通流面积。计算结果表明迭代计算是收敛的,算出的喷嘴喉口面积与实际相符。     

导流叶片两端间隙不同分配对可调向心涡轮性能影响

针对现有可调涡轮产品缺少喷嘴环叶片两端间隙约束机构现状,选取三种典型喷嘴环叶片间隙分布模型,用数值方法研究喷嘴环叶片两端间隙不同分配对涡轮级性能影响,并找出导致涡轮性能变化的相关机理,为提高可调向心涡轮在非设计工况下性能提供参考. 研究结果表明:在小开度情况下导流叶片两端间隙变化导致涡轮级效率差别至少为4％,且流动损失变化主要集中在转子段;导流叶片间隙泄漏流中气体气流角小于主流气体,因此间隙分布变化可以改变转子叶片吸力面前缘附近分离涡位置,从而改变转子叶轮通道内部流动损失,最终影响涡轮性能.      

脉动调节式可变喷嘴涡轮特性计算

为了更有效地利用发动机排气脉冲波的能量,提出了一种新型脉动调节式可变喷嘴涡轮(VNT).以JK90S可变喷嘴涡轮为研究对象,利用叶轮机械CFD软件NUMECA,对常规VNT和脉动调节式VNT进行了数值计算研究.计算结果表明,与常规VNT相比,脉动调节式VNT在脉冲波能量利用方面具有明显优势,在相同的工况条件下,脉动调节式VNT的实际功率和膨胀比与常规VNT相比分别增加了36.8%和24.8%.     

车用轴向可调喷嘴增压器喷嘴环流场分析

对车用轴向可调喷嘴增压器喷嘴环内流特性进行研究,建立涡轮仿真模型.运用NUMECA软件对该模型进行变工况数值模拟,结合变工况下涡轮测试数据进行对比,证明仿真模型的有效性.针对已验证有效性的仿真模型对喷嘴环压力场、速度场分布进行分析,了解喷嘴环内部流动情况.结果表明:在增压器处于高、低速工况时喷嘴环的前缘处出现气流滞止,形成局部低压区;增压器处于低速工况时,喷嘴环尾缘附近出现小范围尾迹区;增压器处于高速工况时,喷嘴环斜切区尾缘处出现大范围尾迹区.分析结果可为该型增压器喷嘴环叶片叶型提供优化和设计建议.     

柴油机进排系统的数值模拟

提出了利用当量喷嘴截面，压气机特性曲线，进行涡轮压气机的循环匹配。将压力损失经验系数模型引入ＭＰＣ分支，并在求解ＭＰＣ分支中利用推导的压强差函数Ｇ２，进行迭代计算，避免了求解非线性方程组ｆｉ＝０（ｉ＝１，２，…，ｎ）的Ｊａｃｏｂｉ矩阵，计算速度有所提高。     

钻井中双级流量分配的理论研究

双级分流系统由导眼体喷嘴组、扩眼体喷嘴组、级间钻柱中心孔和级间环空组成,为一个并联流道系统.推导出了双级流量分配公式,确立了双级流量分配的基本原则,并应用公式对导眼体分流流量进行了参数变化影响规律分析,在其他参数不变的条件下推导出了描述喷嘴组的当量直径和级间段长与导眼体分流流量间的简化关系式.结果表明,导眼体和扩眼体喷嘴组的当量直径对导眼体分流流量影响较大,是调整双级分流的主控因素;级间段长对其影响较小,在喷嘴组设计时给予适当考虑,在两级之间加钻柱时,导眼体的清洗是能保证的;钻铤内径、钻井液表观粘度、喷嘴流量系数对其影响很小,钻井液密度、井眼扩大系数、钻铤外径的影响则更小.     

叶轮冲角变化对叶轮效率的影响

 可调喷嘴涡轮通过调节喷嘴环的转角,改变涡轮的流通面积,使涡轮的流量特性和效率特性发生变化,从而使涡轮与发动机在较宽广的工况范围内保持良好的匹配.叶轮冲角发生变化时,对叶轮效率影响很大.运用三维数值模拟技术,对JK90S可调喷嘴涡轮叶轮冲角进行了数值计算和流场分析,研究叶轮冲角变化对叶轮效率的影响.结果表明,在不同的油门和不同的发动机转速下,叶轮的最佳效率对应的叶轮入口冲角不同.在发动机100%油门开度时,叶轮的最佳效率冲角约为-45°;在发动机50%油门开度时,叶轮的最佳效率冲角约为-35°.小于最佳效率冲角时,叶轮效率迅速下降;大于最佳效率冲角时,在一个较宽广的冲角范围内叶轮能维持较高效率,随着发动机转速的提高,叶轮高效区的冲角范围逐渐变窄.     

钻井中双级流量分配的理论研究

双级分流系统由导眼体喷嘴组、扩眼体喷嘴组、级间钻柱中心孔和级间环空组成，为一个并联流道系统。推导出了双级流量分配公式，确立了双级流量分配的基本原则，并应用公式对导眼体分流流量进行了参数变化影响规律分析，在其他参数不变的条件下推导出了描述喷嘴组的当量直径和级间段长与导眼体分流流量间的简化关系式。结果表明，导眼体和扩眼体喷嘴组的当量直径对导眼体分流流量影响较大，是调整双级分流的主控因素；级间段长对其影响较小，在喷嘴组设计时给予适当考虑，在两级之间加钻柱时。导眼体的清洗是能保证的；钻铤内径、钻井液表观粘度、喷嘴流量系数对其影响很小，钻井液密度、井眼扩大系数、钻铤外径的影响则更小。     

高速线材控制冷却喷嘴的阻力特性分析

利用数值模拟的方法研究了高速线材冷却喷嘴的阻力特性,针对一系列的工况进行了大量数值计算,得到了不同工况下水冷喷嘴的阻力特性数据,揭示了水冷喷嘴在结构尺寸一定的情况下水流量、线材直径和线材速度对水冷喷嘴阻力特性的影响。根据计算出的结果拟合得到了喷嘴的阻力系数计算的经验关系式。最后根据线材轧制现场采集得到的喷嘴阻力特性数据对经验关系式进行了修正,为高速线材的控制冷却工艺的设计提供了理论依据。     

海洋温差能发电透平设计及性能影响

 通过对海洋温差能发电向心透平气动部分进行设计,对其气动性能及喷嘴的影响进行模拟研究。采用经验参数和遗传算法对其进行一维参数设计,并通过三维造型得到透平气动模型。采用计算流体动力学（CFD）技术对透平的三维流场和性能进行了数值模拟。结果表明,在设计工况下透平的气动效率达到86.5%。在此基础上,对设计工况下的喷嘴-叶轮径向间隙和喷嘴叶片安装角进行分析,得到喷嘴-叶轮相对径向间隙为0.04左右,可变喷嘴安装角约为37°时,透平的效率最高。因此,在设计工况下,可通过对喷嘴-叶轮径向间隙和喷嘴安装角进行微调来得到更高的透平效率;在非设计工况下,可采用可调喷嘴来适应不同工况下的流动,使得透平在不同工况下均有较好的工作性能。     

供热式汽轮机旋转隔板级变工况计算方法的研究

通过研究抽汽供热式汽轮机中的喷嘴配汽式旋转隔板和节流配汽式旋转隔板的设计结构和运行特点,应用弗留格尔公式和计算喷嘴流量的公式,针对喷嘴配汽式旋转隔板级的变工况计算,提出了一种近似的计算方法。该方法较变工况的详细计算所需的资料少且简单。以南京汽轮机厂生产的12MW汽轮机为例进行计算,计算结果能满足工程要求,并可广泛地应用于调节抽汽式汽轮机,给缺少原始资料的老电厂采用计算机进行优化运行与管理提供了条件。     

低旋流多喷嘴燃烧器性能实验

对燃气轮机低旋流多喷嘴燃烧器的性能进行了实验,分析了当量比和喷嘴出口气流速度对燃烧室压力脉动、排温和排放的影响.结果表明,低旋流多喷嘴燃烧器运行时存在稳定燃烧区、不稳定燃烧区和回火区.随着当量比的减小多喷嘴燃烧趋于不稳定,压力脉动幅值增加,主频降低.随着喷嘴出口气流速度的增加,燃烧趋于稳定,压力脉动幅值减小,主频增加.喷嘴出口气流速度大于12m/s时,多喷嘴燃烧器不存在不稳定燃烧工况.低旋流多喷嘴燃烧器NOx排放与绝热火焰温度呈对数线性相关,且NOx排放随火焰温度的变化比单喷嘴小.     

双进气口无叶蜗壳径流向心式涡轮的性能研究

本文研究了双进气口无叶蜗壳径流向心式涡轮在全进气和部分进气条件下流量和效率的变化,提出了计算这种涡轮在变工况下的效率特性和流量特性的方法。用该法所得的计算值与实测值吻合较好。     

船用涡轮增压器轴强度的有限元分析

应用大型通用有限元分析软件Ansys,对船用涡轮增压器轴进行强度分析.取最大扭矩工况作为该轴计算工况,对其载荷进行计算,通过实体建模、有限元求解,分析其在最大扭矩工况下不同截面上的应力分布情况.计算结果表明:涡轮增压器轴满足强度条件,为该轴的安全工作提供可靠的理论依据.     

微型燃气涡轮发动机喷嘴雾化性能研究

针对微型燃气涡轮发动机喷嘴的雾化对燃烧室火焰稳定性、温度分布和燃烧效率的影响.对某微型燃气涡轮发动机喷嘴的雾化情况进行了数值模拟,并利用平面粒子图像测速仪(PIV)对雾化流场进行了测试,并与数值模拟结果进行相互验证.结果表明,实验结果与数值模拟结果符合较好.该研究为微型燃气涡轮发动机的喷嘴、燃烧室设计及燃烧数值计算提供理论及试验基础.     

内混式油喷嘴流量特性实验研究

以压缩空气和变压器油为工质,对内混式介质雾化喷嘴的流量特性进行了实验研究,得出了内混式介质雾化喷嘴油、气流量系数与运行及结构参数的实验关系式.实验结果表明,不同内混式喷嘴或同一喷嘴在不同运行参数下的流量系数值变化很大,与通常设计计算时的推荐值偏差最大达100%以上.油压大于等于气压工况下的实验关系式与油压小于等于气压工况下的实验关系式有较大的区别.     

双涡轮液力变矩器的涡轮流场数值分析

采用流体分析软件Fluent对D315型双涡轮液力变矩器的内部流场进行了数值计算,并基于计算结果,对不同工况下第一涡轮和第二涡轮的内部流动状况进行了流场分析,揭示出了流动规律.     

涡轮增压氢发动机加速特性的分析和改进

发动机废气驱动涡轮增压器可以提高发动机的升功率 ,而涡轮增压器突然加速的响应滞后为增压氢发动机用于车辆牵引产生了特有的困难。该文研究了发动机瞬态特性的相关问题 ,如调速器特性、喷氢装置特性、发动机和增压器的速度变化 ,涡轮增压器的工况迁移和参数的变化等。研究表明 ,涡轮当量通流面积的变化对发动机的过渡特性影响不大 ,减小涡轮增压器转动惯量和充气加速涡轮可以改善增压氢发动机的加速性能     

可变喷嘴废气涡轮增压器控制系统发展概述

文章针对目前内燃机行业快速发展的可变喷嘴废气涡轮增压技术,从其控制系统方面阐述了国外霍尼韦尔国际公司、美国通用汽车公司及日本石川岛播磨重工业公司可变喷嘴废气涡轮增压技术特点,以及清华大学、北京理工大学在可变喷嘴废气涡轮增压技术方面做了尝试,指出可变喷嘴废气涡轮增压技术在内燃机节能减排方面具有比传统废气涡轮增压器更为广阔的空间,是目前增压技术的发展方向,其研发对促进我国增压器行业的升级具有重要意义。     

非线性谐波法的轴向VNT涡轮内流场分析

针对某型轴向VNT涡轮内部的非定常流动,运用非线性谐波法(NLH)处理涡轮转静交界面,综合计算成本与计算精度优选谐波阶次. 对低速工况下的计算模型进行数值模拟以获取涡轮特性参数,在与实验结果及定常计算结果对比确认的基础上,分析涡轮内部的流动特性. 研究成果可为增压器的开发、应用和性能优化提供流场理论参考.