冯国泰
,
顾中华
,
温风波
,
王松涛
,
黄红雁
,
颜培刚
,
王强
,
周驰
,
郭兆元
,
王仲奇
工程热物理学报
由于燃气涡轮机的发展,作为燃气涡轮机最重要的部件气冷涡轮,其负荷与涡轮前温度不断提高,为适应这一发展,气冷涡轮气动设计体系与设计思想均有了新的发展.本文的目的就是从三个方面分析与介绍这一发展内涵.第一部分,重点介绍气冷涡轮气动设计体系的发展、介绍主要程序的特点与分层优化设计过程.第二部分,重点介绍应用平均方程在计算气冷涡轮气动问题时,如何提高计算的可靠性与计算精度.第三部分,重点介绍气冷涡轮三维气动设计思想.
关键词:
气冷涡轮
,
气动设计体系
,
设计思想
卢少鹏
,
迟重然
,
温风波
,
崔涛
,
王松涛
,
冯国泰
,
王仲奇
工程热物理学报
本文为研究气冷涡轮叶片设计特点,搭建一个可以对采用气膜冷却的气冷涡轮叶片进行全三维多学科优化平台.优化平台中采用11参数法对叶片进行造型,针对该造型方法和优化设计的要求对优化变量的选取和优化策略以及优化目标的设定进行了一定的探讨,优化算法采用多目标算法NSGA-Ⅱ.采用该平台对某高压涡轮第一级静叶进行了优化,最终优化结果形成Pareto前沿解集,其气动效率和冷却效果均有所改善.
关键词:
气冷涡轮
,
气膜冷却
,
多目标优化
,
Pareto解集
董平
,
郭兆元
,
王强
,
颜培刚
,
谭春青
,
冯国泰
工程热物理学报
本文对带有复合冷却结构的航空燃机高压涡轮导向叶片进行了气热耦合数值模拟研究,分析了温度径向分布不均匀和存在"热斑"涡轮进口条件下对气冷涡轮叶片传热的影响,研究发现进口温度径向不均匀分布在涡轮叶片径向中上部形成相对集中的带状高温区域,并使下游气膜冷却效果降低,热斑的存在进一步加剧对叶片局部区域的热冲击,复合冷却结构能够比较有效地降低由于进口温度不均匀所形成叶片表面局部高热区域的热负荷.
关键词:
燃气涡轮
,
复合冷却
,
进口温度不均匀分布
,
热斑
,
气热耦合数值模拟
杨海涛
,
黄洪雁
,
冯国泰
,
苏杰先
,
王仲奇
工程热物理学报
本文选取某重复级压气机平均半径处的型线,进行平面扩压叶栅非定常数值模拟.对8组不同的静叶相对位置进行了非定常计算,讨论了不同位置时流场的流动特点,优化出第一级、第二级静叶在给定的气动条件下最佳相对位置.
关键词:
扩压叶栅
,
非定常
,
尾迹
,
相对位置
王强
,
董平
,
姜澎
,
冯国泰
,
王仲奇
工程热物理学报
温度场计算的准确性对气冷涡轮的设计影响极大.实际的气冷涡轮在运行状态下,存在多种物理现象:冷气带来的燃气组分变化、湍流、转捩、温度边界层的发展变化、热辐射等.而在数值计算中,计算结果也要受到网格质量的影响.采用自编程序、商业CFD软件对某两级气冷涡轮、C3X以及MARK Ⅱ叶片进行计算,分别描述冷气组分变化、计算网格、湍流模型以及转捩温度场模拟精度的影响;同时定性分析温度边界层复合性质与辐射换热对温度计算的影响.得出在气热耦合计算中,考虑上述因素的影响是很有必要的.
关键词:
气热耦合
,
计算精度
,
转捩
,
冷气掺混
王松涛
,
潜纪儒
,
冯国泰
,
王仲奇
工程热物理学报
研究了斜流压气机具有大尺度分离的导向叶栅内的流场结构;通过对壁面不同吸气位置与吸气量对流场结构及损失的影响分析,并借助于拓扑分析的手段,探讨了针对于大尺度分离结构条件下吸气点位置的选择原则,总结出了端壁与吸力面吸气位置与分离结构之间的对应关系.
关键词:
二次流动
,
吸气式压气机
,
流场结构
迟重然
,
温风波
,
王松涛
,
冯国泰
工程热物理学报
涡轮叶片冷却结构设计的方案设计以管网计算为基础.本文简要介绍了管网模型的建立方法、近似和假设、边界条件的给定方式和控制方程的建立.说明了管网求解程序的思路与数值方法,介绍了管网压力平衡计算中对动量方程的线性化处理方法、气膜修正计算方法.以某型燃气涡轮第一级动叶的冷却结构设计为例,介绍了基于管网计算的冷却结构方案设计流程,对4个冷却结构初步设计方案的管网计算结果进行了分析,从中选择相对合理的方案并进行改进、确定了2个备选的叶片冷却结构.
关键词:
燃气涡轮
,
冷却技术
,
管网计算
陈凯
,
黄洪雁
,
韩万金
,
冯国泰
工程热物理学报
采用参数化的建模方法对两级四列某舰用涡轮冷却叶片进行了冷却结构的设计.通过参数控制复杂涡轮冷却叶片能够方便快捷地生成几何模型,并且为后期冷却结构的修改也提供了极大的便利,参数建模是气冷涡轮叶片设计方法进行工程化应用的前提条件.应用分块化结构网格构造复杂涡轮冷却叶栅进行网格分区时既要保证易于生成高质量网格,又要注意不能过多增加网格分区,增加计算误差.冲击冷却和气膜冷却等措施能够有效保证叶片正常工作,蛇形通道加扰流肋片能够提高叶片的冷却效果.
关键词:
燃气涡轮
,
气膜冷却
,
参数化建模
,
气冷涡轮
,
冲击冷却
李震
,
周逊
,
王松涛
,
冯国泰
工程热物理学报
基于5阶WENO格式结合AUSM+-up通量分裂方法编制密度基有限差分数值计算程序,并对NACA 65平面叶栅在不可压和亚音速工况下的流动进行三维大涡模拟研究,计算所得翼型表面时均压力系数分布与文献中实验结果符合较好,使数值算法和计算程序的可用性得到验证.大涡模拟获得了叶栅流道内瞬态流场的细节特征,体现了高分辨率格式捕捉精细流动结构的能力.本文工作为针对叶轮机械复杂可压缩内流问题进行更深入的高精度LES研究奠定了基础.
关键词:
大涡模拟
,
WENO格式
,
AUSM格式
,
平面叶栅
杨海涛
,
黄洪雁
,
冯国泰
,
苏杰先
,
王仲奇
工程热物理学报
本文采用二维和三维非定常数值模拟的方法研究了低速压气机的静叶时序效应.与实验结果进行对比分析后发现,二维和三维数值模拟均捕捉到了较明显的静叶Clocking效应:二维计算得到的效率变化幅度为0.51%,三维计算的结果为0.42%,均低于实验结果(1.1%).二维计算很好的验证了Clocking效率曲线的走势,但三维计算的结果则存在相位上的偏差.文中应用负射流理论解释三维计算中较大的数值粘性带来的尾迹偏移现象.
关键词:
压气机
,
非定常流动
,
尾迹
,
时序效应
