雒伟伟
,
张磊
,
王会社
,
徐建中
,
黄家骅
工程热物理学报
本文采用数值模拟的方法对1+1/2对转涡轮高压动叶吸力面内伸波作用位置添加凸台以降低激波损失的机理进行了研究.通过详细的数值模拟及流场分析可知,加凸台对于涡轮级间的匹配关系不会带来明显的影响,合适的凸台位置及高度能有效地抑制内伸波引起的边界层分离,并在一定程度上减小内伸波的强度,提高涡轮效率.本文研究结果显示,当凸台位于高压动叶吸力面84%～86%轴向弦长,最大高度为1 mm,且与叶片表面光滑连接时,效果最佳,此时涡轮效率提高约0.11%.
关键词:
1+1/2对转涡轮
,
缩放型流道
,
激波
,
流动控制
,
数值模拟
雒伟伟
,
张磊
,
王会社
,
徐建中
工程热物理学报
本文利用数值模拟方法详细研究了缩放型流道叶栅中从六个不同轴向位置处以不同的质量流量比喷射冷气对叶栅流场性能的影响，对比分析了能量损失系数、叶表静压分布、流道内马赫数分布等，结果表明冷气喷射对叶栅性能的影响和内伸波的影响是不同的。叶栅性能的变化主要是由于冷气喷射导致叶型损失的变化引起的，当冷气从吸力面内伸波作用位置附近及前缘滞止线附近喷射时，冷气与主流的掺混剧烈且持续到叶栅出口处，使得叶栅损失增加；当冷气从压力面和吸力面喉口位置处射流时，叶栅损失减小。在吸力面内伸波反射点附近射流时，由于冷气的滞止作用使得冷气孔前的压力增大，进而减小内伸波前后压差，减弱内伸波强度。
关键词:
冷气喷射
,
缩放型叶栅
,
叶栅性能
,
数值模拟
张磊
,
雒伟伟
,
王会社
,
黄家骅
,
徐建中
工程热物理学报
本文以1+1/2对转涡轮为背景,采用理论分析与数值模拟相结合的方法对某1+1/2对转涡轮高压动叶进行了优化设计.研究结果表明,流道缩扩比对高出口马赫数涡轮叶栅性能有重要影响,合理的流道缩扩比能减弱甚至消除尾缘内伸波,从而提升叶栅的性能.文中综合考虑了叶栅流道周向以及径向两个方向的扩张因素后选择了叶栅流道缩扩比,进行1+1/2对转涡轮高压动叶叶型优化设计,数值计算表明所设计的涡轮高压动叶性能有一定的提升.
关键词:
对转涡轮
,
高压动叶
,
高出口马赫数
,
缩扩比
王会社
,
张磊
,
雒伟伟
,
张永军
,
赵庆军
,
徐建中
工程热物理学报
为了研究涡轮缩放型流道动叶中尾缘燕尾型激波与叶片吸力面相互作用对气膜冷却的影响,本文对不同转速和不同吹风比下无导叶对转涡轮高压动叶吸力面上激波与二次流对冷却流动及壁面静温的影响进行了数值研究.冷却孔位于高压动叶吸力面约30%轴向弦长处,沿叶高均布.共模拟了三种转速(高压动叶),分别为5460 r/min、6970 r/min和7800 r/min;在每个转速下分别模拟了两种不同冷却气流进口速度,分别为10 m/s和20 m/s.从模拟结果可见,高压动叶吸力面上静温过激波作用位置后会有明显的上升,且在不同工况和不同冷却条件下静温升的大小存在差异.在高压动叶吸力面两端,冷却效果下降明显,二次流成为影响气膜冷却的主导因素,尤其是在叶片顶部.
关键词:
对转涡轮
,
激波
,
气膜冷却
,
二次流
张磊
,
雒伟伟
,
徐静静
,
王会社
,
徐建中
工程热物理学报
为了通过增加涡轮级负荷减少级数给涡轮减重,本文开展了单级压比为5的高负荷跨音速涡轮的基本分析和初步设计。研究结果表明,基于常规涡轮设计体系,辅以超高负荷涡轮参数选取以及跨音速涡轮叶片造型方法,进行超高负荷跨音速涡轮的设计,能取得满意效果。在设计工况下,涡轮的级效率达90.3%,且变工况性能相对较好,所设计涡轮基本能达到设计的目标。
关键词:
超高负荷
,
跨音速
,
高压比
,
高出口马赫数
,
涡轮
孙奇
,
雒伟伟
,
胡斌
,
占传林
,
唐菲
工程热物理学报
为了评估短周期涡轮性能试验测量精度以及非稳态效应对其的影响,本文结合适当的扩展不确定度模型对涡轮效率及进口折合质量流量的测量不确定度进行了计算及分析.研究结果表明:短周期涡轮试验台特有的非稳态效应对效率测量不确定度的影响小于1 12％;涡轮进口马赫数对测量不确定度影响最大,流量测量不确定度与涡轮进口马赫数平方近似呈反比例关系,效率测量不确定度亦随其减小而迅速增大.研究发现对于涡轮进口马赫数小于0.158的工况,效率测量不确定度将不符合HB 7081-1994要求.针对此类工况,出于提高流量及效率测量精度的目的,研究了利用差压传感器测量涡轮进口动压进而计算流量的方法,结果表明该方法的效率及流量测量不确定度比使用总、静压传感器测量流量这种方法可分别减小58％及73％以上,且其均不随马赫数减小而增大.进一步的分析表明,对于马赫数小于0.158的工况,应采用该方案进行流量测量.
关键词:
短周期涡轮试验
,
测量不确定度
,
非稳态效应
,
流量测量
徐晓
,
赵巍
,
雒伟伟
工程热物理学报
针对一动叶采用缩放式叶型设计、以无导叶对转涡轮为应用背景的涡轮级,通过数值模拟进行研究发现,在设计换算转速下,该涡轮级效率特性呈现“双峰值”的特点.随着落压比增大,首先动叶进气攻角由负变为零,效率升高并达到极大值;其后,动叶流道内形成正激波,其自身产生波阻并在吸力面引起边界层分离,效率下降;随后,该激波向下游移至叶片尾缘,尾迹损失明显增加,加上波阻、边界层分离的综合作用,效率达到极小值;然后,该激波演变为尾缘斜激波,自身波阻减小,而且它在吸力面引起的边界层分离消失,流道内总体损失下降,效率又会上升并在设计点附近达到极大值;其后,该激波波前马赫数不断增大,波阻损失随之增加,同时尾迹损失也持续增加,效率又会下降.结果显示,高负荷跨音工况下激波与边界层干扰引起的边界层分离损失以及动叶高出口马赫数时尾缘区域的损失(包括波阻损失和尾迹损失)占总体损失的至少1/2以上,在设计优化过程中应重点关注与之相关的动叶吸力面扩张段和叶片尾缘区域.
关键词:
缩放型叶栅流道
,
无导叶对转涡轮
,
效率特性
,
数值模拟
雒伟伟
,
王会社
,
赵晓路
工程热物理学报
本文采用实验方法研究了跨声速缩放型流道涡轮平面叶栅在不同攻角、不同落压比时的进出口参数、叶表静压及端壁静压分布,并利用纹影显示技术记录了零攻角下不同落压比时流道内波系结构的变化过程.结果表明:此缩放型流道涡轮叶栅中攻角仅对约30％轴向弦长之前的叶表静压有明显影响;随着落压比的增大,流道内的波系由正激波转变为斜激波,叶栅损失减小,并且波系逐渐向流道出口移动,吸力面压力突跃位置向叶片尾缘靠近.
关键词:
跨声速涡轮
,
缩放型流道
,
激波
,
平面叶栅
,
实验研究
赵庆军
,
王中锴
,
雒伟伟
工程热物理学报
本文采用数值模拟方法研究了高负荷涡轮中载荷系数、流量系数、反动度和轴向速比四个参数对涡轮级效率的影响,采用的计算程序以等熵效率公式为基础,并加入了改进的KO损失模型,在一定载荷系数、流量系数、反动度、轴向速比、稠度、轮毂比、展弦比、尾缘厚度/喉部宽度和叶顶间隙/叶高范围内,通过正交实验设计方法分析了各参数对涡轮效率的敏感性,其中稠度、轮毂比、展弦比和尾缘厚度/喉部宽度的敏感性相对较低,可以忽略.与此同时,针对一载荷系数2.6、压比5的高负荷涡轮详细计算分析了载荷系数、流量系数、反动度和轴向速比四个参数对涡轮效率的影响和选取准则,通过综合分析得到了具有一定适用范围的高负荷涡轮气动参数选取参考图.在此基础上,进行了高负荷涡轮气动方案设计,并利用三维数值模拟手段对所设计的气动方案进行了验证,结果表明:三维数值计算结果与一维分析结果偏差较小,采用此准则选取相关气动参数可以设计出满足条件并且性能良好的高负荷跨声速涡轮.
关键词:
高负荷涡轮
,
气动参数选取准则
,
正交试验设计
,
敏感性分析
,
数值模拟
