【摘 要】
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以Stage 35为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX开展了进气总压畸变对压气机性能影响的数值模拟研究.在70％叶高处安装插板式畸变模拟器,改变插板位置,得到3种不同的进气总压畸变.计算结果表明:当插板与动叶的距离分别为42,32和22 cm时,压气机压比分别下降了3.45％、3.66％和4.51％;效率则依次降低了5.10％、5.12％和6.95％;稳定裕度降低了25％、26.11％和26.62％;总压畸变会显著影响压气机内部流动,改变动叶进气角,导致动叶尾缘分离区域增大,尾迹损失增大;进口总压畸
【机 构】
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哈尔滨工程大学动力与能源工程学院,黑龙江哈尔滨150001
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以Stage 35为研究对象,采用商业软件ANSYS CFX开展了进气总压畸变对压气机性能影响的数值模拟研究.在70％叶高处安装插板式畸变模拟器,改变插板位置,得到3种不同的进气总压畸变.计算结果表明:当插板与动叶的距离分别为42,32和22 cm时,压气机压比分别下降了3.45％、3.66％和4.51％;效率则依次降低了5.10％、5.12％和6.95％;稳定裕度降低了25％、26.11％和26.62％;总压畸变会显著影响压气机内部流动,改变动叶进气角,导致动叶尾缘分离区域增大,尾迹损失增大;进口总压畸变度越大,压气机总压比下降越多,整机绝热效率越低,稳定工作裕度越小.
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提出一种基于全三维数值计算的多级轴流压气机喘振边界预测方法.该方法采用了NUMECA和ANSYS/CFX两种不同的商业软件,在充分考虑压气机几何结构特征的基础上,根据压气机各级叶片排结构特点,建立了通用的压气机叶片排网格拓扑结构,并从各个方向对压气机叶片排网格节点进行控制来保证压气机叶片排各向网格节点一致.对不同负荷类型、不同结构型式的压气机特性进行了算例分析,并就流量、压比和效率等压气机特性参数进行对比研究.结果 表明:该喘振边界预测方法对不同压气机具有较高的适用性,计算结果与试验结果也比较吻合.
针对航空发动机燃烧室中存在的燃油流量脉动问题开展实验研究,设计并搭建了燃油喷嘴流量脉动激光可视化实验台,在等流量条件下利用高频激光粒子图像速度仪(High Speed Particle Image Velocimetry,PIV)分析燃油脉动频率变化对喷嘴雾化特性影响.实验结果表明:流量脉动促进了液膜表面的发展及液膜的破碎,对喷嘴的雾化产生积极的影响;喷嘴下游带状液膜区的发展和液滴的瞬态速度与喷嘴的流量脉动频率具有一致性;液滴的瞬态速度脉动幅值受脉动频率影响,在50 Hz时存在极大值.
为了研究来流边界层对跨声速压气机转子气动性能及流场的影响,针对Rotor37进行了不同来流边界层进口条件下的跨声速压气机流场数值模拟.结果 表明:来流边界层引起其内部的激波结构变化,进而影响60％叶高以上流场,造成该展向范围内的流量分布发生再分配;在来流边界层具有相同的厚度时,总压亏损越大,以60％～90％叶高激波损失为主体的附加损失越高;来流边界层弱化了叶尖泄漏涡系的强度,通过同时改变叶尖负荷和叶尖泄漏流来源流体能量影响泄漏强度,进而影响泄漏涡系的形成和发展.
对转涡轮技术是有效提高发动机功率密度、效率,减少陀螺效应的重要技术手段之一,但因其设计难度很大,在实际工程应用中仍面临一系列技术挑战.主要从对转涡轮在不同领域中的应用、气动设计及性能分析、内部流动分析及优化和气动试验技术四个方面对国内外近十年来对转涡轮气动技术的研究进展进行综述,并指出未来应进一步深入认识不同类型对转涡轮内部复杂流动机理及调控方法,并加强试验技术研究,为实现对转涡轮在不同领域中的应用提供技术支撑.
为缩短燃气轮机低压压气机的设计周期,获取一维设计中各关键设计参数分布规律,同时得到最优的一维设计参数选取方案,采用基于HARIKA算法的压气机一维设计与分析程序对某型船用低压压气机流量系数、载荷系数和反动度的轴向布局方法进行了研究并提炼了各参数分布的数学模型.其中,流量系数和载荷系数沿级分布近似单峰值的三次多项式曲线,反动度分布为“二段式”,通过改变流量系数和载荷系数的峰值点坐标和改变特定级反动度和反动度变化步长的方法,研究了不同布局方式对效率、喘振裕度以及压比的影响,最后结合优化算法得到了最优参数分布方
以某型两级跨音速轴流压气机为研究对象,采用实验及数值模拟方法,针对非设计转速下可转导叶调节角度对压气机工作稳定性的作用规律展开研究.首先,通过与实验结果进行对比,验证了数值模拟方法的有效性.其次,对三种不同调节角度下的压气机稳定工作裕度及内部流动机理进行了深入分析.结果 表明:随着安装角由正到负调节,效率-流量曲线总体向左移动,压比-流量曲线向左下方移动,当可转导叶调节角度为-8°时,压气机喘振裕度由0°时的7.71％增加到8.24％.
为了优化双燃料燃烧室温度场分布,针对某型逆流环管双燃料燃烧室,设计了3种不同的火焰筒配气结构.利用ANSYS FLUENT软件,选用Realizable k-epsilon湍流模型及Finate Rate Chemistry and Eddy-disspation燃烧模型对燃烧室额定工况下的温度场及速度场进行了数值模拟.研究表明:对比液体燃料,由于气体燃料扩散较快,燃烧室在使用气体燃料时高温区分布周向收缩并沿火焰筒轴向后移.对于本型燃烧室,适当增大主燃孔孔径并在火焰筒轴向方向偏后布置,可以有效解决双燃料燃
涡轮叶片服役过程中的形状变化会造成涡轮气动参数的偏离,研究造成涡轮性能退化的主要形变因素是实现涡轮精准维护的重要环节.本文分析了真实涡轮叶片在长时间服役后的具体形变特征及形变特征与气动参数偏离值的关系;通过光学扫描获得了退化涡轮全周叶片的形状数据,重构得到叶片特征几何参数;以几何参数为基础生成退化的涡轮流道,通过CFD仿真得到了燃气轮机在退化前后的详细气动参数;采用神经网络模型建立涡轮几何数据与气动数据之间的映射关系,并分析了模型中影响气动参数偏离的主要几何参数.结果 表明:磨损烧蚀导致弦长变短是第1级涡
以某高速公路梁桥为对象,通过全桥动力非线性时程分析,对比了摩擦摆支座、板式支座和盆式支座的地震响应,探讨了摩擦摆支座对桥梁结构的减震性能。结果表明:相对于板式支座和盆式支座,摩擦摆支座的减震效果较好;设置摩擦摆支座能够大幅减小各活动墩支座的位移响应,极大程度上避免了主梁纵向碰撞和落梁等震害的发生;较板式支座和盆式支座,摩擦摆支座极大缓解了下部承受的地震力,可大幅度降低地震对桥梁下部结构的破坏,从而提高桥梁结构抗震能力。
为改善压气机叶栅内的分离流动,优化气动性能,以仿生凹凸前缘叶栅为研究对象,基于数值方法分析吸力面特殊流动形成的原因,研究零攻角工况下凹凸前缘叶栅的流动特性,并基于涡系变化和附面层结构的分析,总结了凹凸前缘叶栅的流动控制机理.研究结果表明:由于前缘压力梯度作用使凹凸前缘叶栅形成了特殊的流向涡对,在下游向两侧发展形成特殊的三维分离结构,挤压局部流管收缩,提高了流动附着性并重组附面层结构,降低了角区分离范围且避免了大尺度集中脱落涡的形成,改善了下游流动.探索了凹凸前缘叶栅的典型旋涡模型.基于对流动控制机理的理解