彭学敏
,
季路成
,
伊卫林
,
刘艳明
工程热物理学报
叶身/端壁融合(BBEW)是有潜力支撑风扇/压气机负荷最大化的原创技术.本文以大折转亚音叶栅和超音速叶栅两类趋向负荷极限叶栅为案例,在二面角原理指导下,采用数值方法对比研究了第一类(增大二面角型)和第二类(变曲率过渡曲面)BBEW改型.结果表明,两类BBEW改型均能有效削弱或消除高负荷压气机叶栅角区分离,且具有良好的工况适应性.其中,第一类BBEW改型虽外形上类似叶片倾斜,但作用机理却截然不同,附面层交汇作用超过叶片力作用.
关键词:
叶身/端壁融合
,
角区分离
,
二面角
,
高负荷压气机
,
数值模拟
伊卫林
,
陈志民
,
马季
,
季路成
工程热物理学报
离心压气机负荷能力持续提升,进一步加重了径向扩压器的工作负担,流道内角区分离是径向扩压器高性能工作的关键制约因素.叶身融合是针对组织与控制角区流动而提出的一项新技术.本文针对一带叶片式扩压器的高压比离心压气机级展开数值模拟,在对原型流动细致分析的基础上,实施吸力面叶身融合设计,在一定程度上推迟和减弱了角区分离,使得峰值效率提高近0.4％,近阻塞点效率提升近0 7％,压比略有提升而喘振裕度未受影响.对比分析了叶身融合设计对流场结构影响,给出了性能改善原因.
关键词:
离心压气机
,
叶型扩压器
,
角区分离
,
吸力面叶身融合
伊卫林
,
陈志民
,
季路成
,
田勇
,
李伟伟
工程热物理学报
压气机负荷能力不断提升导致角区流动愈加复杂并易于分离,如何组织与控制角区流动已成为压气机负荷最大化设计过程中的一个关键问题.本文首先针对一高压比离心叶轮开展数值模拟校核工作,在对比分析的基础上,确定中心差分与SST湍流模型组合模拟性能较佳.而后对一跨声速离心压气机级原型进行了性能分析并分别施加常规工程倒圆和叶身/端壁融合(BBEW)技术修型,对比分析其对气动性能影响,发现常规工程倒圆会使叶轮性能恶化,而BBEW能在存在工程倒圆的基础上提升绝热效率近0.4个百分点.本文最后对各方案的流场细节进行了分析和对比.
关键词:
离心压气机
,
前缘
,
角区
,
倒圆
,
叶身/端壁融合
李伟伟
,
季路成
,
伊卫林
工程热物理学报
伴随方法单次优化循环计算量与设计变量数目基本无关,多设计变量时计算成本低.本文采用伴随方法发展了多级叶轮机三维黏性气动形状优化方法,包括伴随方程及其边界条件、目标函数与设计变量的敏感性关系.结合基于Hicks-Henne函数的三维叶片参数化方法和最速下降法建立了气动形状优化设计系统.针对1.5级压气机第二排叶片的反设计验证了该优化系统的有效性;以进、出口熵增为目标函数改型设计某1.5级超音压气机,改型后气动性能明显提升.
关键词:
叶轮机
,
伴随方法
,
敏感性关系
,
优化设计
,
参数化
季路成
,
李嘉宾
,
伊卫林
工程热物理学报
叶轮机已历经两代三维叶片发展:分别强调“基元叶型”和“掠弯积叠”,较为有效地解决了基元叶栅负荷能力和展向势流匹配两大问题.那么,接下来三维叶片还能按何种技术思路继续发展？围绕该问题,本文首先简要回顾了叶轮机三维叶片技术发展历史及其对应解决的流动问题,然后分析了端区主要流动结构,指出组织好端区复杂流动是三维叶片进一步发展的出发点,并提出以叶片/端壁融合、前缘边条叶片为主要特征的第三代三维叶片技术思路.
关键词:
三维叶片
,
掠弯叶片
,
叶片/端壁融合
,
前缘边条叶片
,
叶轮机
