王嘉炜
,
王正明
工程热物理学报
本文针对非设计工况下叶栅的分离流动进行研究.基于任意曲线坐标下的N-S方程,对不同攻角下单排叶栅的流动分离情况进行数值分析.计算结果表明,在零攻角和较小的负攻角情况下,流动基本呈现定常流动的特性.在正攻角情况下,特别是随着正攻角的加大,流动呈现明显的非定常流动特性,如大分离和涡的脱落现象等.
关键词:
叶轮机械
,
非设计工况
,
非定常
,
涡的分离脱落
林智荣
,
韩悦
,
袁新
工程热物理学报
本文采用改进的侧偏余弦函数作为造型基函数,使用Béier样条曲线控制造型参数沿轴向的变化规律,构造了一套叶栅非轴对称端壁造型系统.并在此基础上,进一步加入对三维叶型积叠规律的控制,将弯叶片造型方法和非轴对称端壁造型系统整合成非轴对称端壁与三维叶片积叠联合造型系统.将该造型系统与商业优化软件iSIGHT集成,采用模拟退火算法对某两级透平的第一级静叶进行了气动优化设计,优化目标为气动效率最高.优化后绝热效率增加了约0.43％,流量增加了约2.1％.优化结果表明非轴对称端壁与三维积叠的联合造型方法能够在单一造型方案的基础上进一步提高叶栅的气动效率.
关键词:
非轴对称端壁
,
弯叶片
,
优化设计
,
叶轮机械
林智荣
,
袁新
工程热物理学报
本文采用LU-SGS-GE隐式格式和改良型高精度、高分辨率的MUSCL TVD格式求解平均的Navier-Stokes方程和低Reynolds数q-ω双方程湍流模型.利用分区处理及分布式网络并行计算技术,在多台个人计算机上完成了叶轮机械内部三维粘性流场的快速并行求解.仅将计算域拆分成8份,并行加速比就可达7.4.
关键词:
叶轮机械
,
Navier-Stokes方程
,
数值模拟
,
分区处理
,
并行计算
杨金广
,
吴虎
工程热物理学报
对于Baldwin和Lomax代数湍流模型的两个主要缺点,即不同流动情况下长度尺度的不确定性以及尾迹区处理的模糊性,本文进行了针对性的改进.在固壁区域,采用基于函数值的加权平均方法计算长度尺度;在尾迹区,基于熵包线的概念来确定尾迹中心线和确定搜索范围.同时还提出了若干增强模型稳定性的措施.将所改进模型用于复杂的叶轮机械内流问题,分别以二维和三维压气机转子为算例,进行了改进模型的验证以及与基准模型进行了比较.结果发现,改进的模型能够正确地模拟物理现象,具有更高的精度,同时也提升了求解器的收敛性.
关键词:
Badwin-Lomax湍流模型
,
计算流体力学
,
叶轮机械
,
尾迹
王正明
,
贾希诚
,
王嘉炜
工程热物理学报
本文用数值方法研究带有间隙的三维叶栅叶顶区的流动.对于不同大小的间隙及环壁静止与旋转的不同壁面条件,揭示了叶顶区流动的细节.计算结果表明,叶片当地厚度与间隙高度之比过大过小的情形均不易形成叶顶分离涡,相比轮毂静止的情形,轮毂转动时较不易形成叶顶分离涡.
关键词:
叶轮机械
,
不同间隙
,
叶顶区
,
分离涡
赖宇阳
,
袁新
工程热物理学报
本文提出并实现了一种叶轮机械全三维优化设计体系.该组合优化方案基于遗传算法(GA)进行全局搜索,响应面(RSM)近似建模和逐次序列规划(SQP)局部寻优,采用高阶非均匀有理B样条进行三维叶片参数化造型和高精度、高分辨率Navier-Stokes求解程序进行粘性流场数值模拟.通过对一低展弦比大折转角的透平环形叶栅进行基迭优化,结果表明该组合优化方案具有很好的效率、可靠性和全局搜索能力.
关键词:
叶轮机械
,
Navier-Stokes方程
,
优化
,
遗传算法
,
逐次序列规划
,
响应面方法
金琰
,
袁新
工程热物理学报
颤振,尤其是失速颤振是引起叶轮机械安全事故的重要原因之一.由于叶片颤振的复杂性,过去人们一直采用半经验的方法研究叶片的颤振.本文发展了一套更精确的流固耦合计算方法,并用这种算法研究了三维透平叶片的扭转颤振.在模拟大负攻角下的颤振时发现,传播失速响应频率向固有频率靠近是振动发散的一个重要判据.通过计算得出了压比和攻角对颤振影响的特性曲线,它不但可用于判断流体激振的稳定性,而且可以研究颤振的强度.
关键词:
叶轮机械
,
三维非定常Navier-Stokes方程
,
流固耦合
,
大攻角
,
颤振
刘建
,
顾明皓
,
桂幸民
工程热物理学报
本文对某低速轴流压气机叶尖间隙尺度对性能的影响进行了实验研究,并通过不同的机匣结构情况研究一种叶尖漏流不敏感机匣.实验表明,不同的间隙尺度对叶轮机总体性能存在十分明显的影响.对绝大部分运行状态,小间隙下的压升和效率均明显高于大间隙的情况.另外,所采用的毛刷式和篦齿式的机匣实验结果表明,不论毛刷式还是篦齿式机匣,在大流量负攻角情况下对性能的影响不大,但毛刷式机匣并不能达到提高失速裕度的目的,而篦齿式机匣在小流量情况下对压升有所提高,但对效率影响不大.
关键词:
叶轮机械
,
叶片
,
性能
,
泄漏流
