离心泵叶轮叶片通道三元流场数值解法的一些研究(与解析解的对比)

一、前言 离心泵叶轮设计时宜采用数值方法计算叶轮叶片通道中三元流动参数分布,据之进行选型.故需对叶轮叶片通道三元流动参数数值计算方法进行研究.在吴仲华教授两类流面理论基础上,准正交面法可以用微型计算机以较少的计算时间求得三元流场数值解,并巳用于很多离心压气机叶轮设计选型,取得了显著的效果.     

基于三维粘性流动分析的离心压缩机叶轮设计方法

本文尝试了一种以三维粘性分析为参考准则设计离心压缩机三元叶轮的实用方法.以角动量为控制手段对Krain实验叶轮进行了变型设计,并对Krain原始叶轮与新设计叶轮进行了三维粘性流场计算,对典型通流截面的子午速度与转子焓分布做了分析,并对三种叶轮的总体性能进行了比较。结果表明,角动量的不同分布对所设计叶轮的压比和效率有明显的影响。     

叶轮机械中有旋流准三元设计和全三元分析的联接解

本文介绍了一个将叶轮机械的准三元设计和全三元流场分析解联结起来的计算方法和程序系统,是文献[13,14]所介绍的准三元和全三元计算工作的继续和发展.在本方法中首先使用一个中心S_2流面与一组S_1迴转面迭代进行叶片的准三元设计,接着使用两类普遍S_1,S_2流面交替迭代,对设计出来的叶片进行全三元流场分析解.该计算方法体现了使用中心S_2流面的优点,即很方便地从准三元扩展到全三元计算,程序结构简单,机器内存不需显著增加,可以得到三维空间沿流面直观的流动图形.算例表明该程序在准三元及全三元计算中的收敛性是很好的,在设计实践中可以得到有效的使用。     

离心泵内具有射流-尾迹模型的三元流动计算

本文立足于吴仲华教授的三元流动理论,并把实验中归纳的滑移系数引伸到三元流动,提出了一种有分离的三元流动计算方法. 为了证实方法的可行性,用它作了一个离心泵叶轮的改型设计。实验结果是使泵的效率提高了约4％,初步表明对改进现有的离心泵设计方法是有效的。     

基于BVF流场诊断的高比转速离心泵叶轮优化

高比转速离心泵由于流道较宽,叶片扭曲较大,基于一元理论的传统离心泵叶片设计方法并不适用。本文对一种采用速度系数法设计的高比转速(n_s=271)潜水泥泵叶轮进行了泵内三维流场的数值模拟;根据泵内流动计算结果,基于涡动力学的边界涡量流(BVF)诊断方法,通过调整叶片设计参数和轴面流线对泵的叶轮进行了优化。结果表明;优化后的泵水力性能得到了较大改善;借助BVF的流场诊断方法可有效地捕捉到泵内不良流动的根源,从而为改善叶片设计指引方向。     

叶轮机械设计与影响性能及内流的若干重要问题

本文按照假想等价速度三角形的概念及应用平面叶栅资料,给出了叶轮机械准三元设计时Ｓ１流面叶片造型的几种不同方法,通过设计例作了比较。同时用数值计算和实验结果,对影响叶轮机机械性能及内流的若干重要问题如叶顶间隙、来流条件（前置进气箱、进口速度畸变、预旋等）进行了讨论。     

不同叶轮形式下离心泵噪声特性对比研究

针对具有无短叶片和有短叶片两种叶轮形式的离心泵,对设计状态下离心泵内部流场进行了全三维、非定常数值模拟,对比分析了其非定常流场特性和噪声辐射特性。流场分析表明:叶轮叶片和蜗舌的相互作用造成了叶片表面强烈的压力脉动,对长短叶片的叶轮形式,在局部增加长叶片表面压力脉动的同时,短叶片表面的压力脉动保持较低水平;同时能够有效降低泵体进口压力脉动,但出口压力脉动有所增强。以叶轮叶片表面作为声源辐射面,对比分析了两种叶轮的偶极子噪声辐射特性,结果表明:长短叶片结构通过改变声能在频域上的分布,从而能有效降低总声压级。      

非正交曲线坐标S_1流面流函数反问题松弛计算

本文在文献[1—3]工作的基础上,从叶轮机械S_1流面反问题提法之一(给定叶栅吸力面速度分布及叶片厚度分布求解叶型坐标)出发,推导了流函数反问题主方程及有限差分方程.这方程是以计算网格坐标为主变量的二阶偏微分形式的动量方程,解决了文献[4—7]所未能解决的使用有旋的运动方程求解的问题.此方程与有旋的S_2流面流函数方程的一致性保证了叶轮机械三元求解的收敛性.进一步完善了叶轮机械使用两类流面的三元流设计方法.编制了计算机程序对典型的叶型作了计算例子,结果是理想的.     

透平准三元设计中S_2流面计算探讨

一、引言 自从吴仲华教授创立的叶轮机械三元流动理论广泛应用于叶轮机械的气动设计以来,S_1、S_2两类流面的三元迭代求解方法有了迅速发展。在准三元迭代计算中,由于流线在子午面投影是连续的,若给定远方进、出口参数及间隙站环量,就可一次解出多级叶片中心S_1流场,而S_2流面由于动静叶间有相对运动,在稳定流动下只能计算一有前后延伸空段的单排叶片段,且此延伸空段的参数是多级中心S_2流面计算所没有的。因此为S_1流     

多级离心泵半开式叶轮参数优化的数值研究

为了改进和完善多级离心泵的性能需求,本文采用CFD(计算流体力学)方法,建立了包含叶轮、导叶、叶轮前后间隙、密封口环和平衡孔的三维全流道实体模型,重点对叶轮结构进行了参数化的分析与研究,比较了不同参数的叶轮对多级离心泵的性能影响,基于模拟结果给出了改善低比转速多级离心泵性能的结构和设计建议,该数值方法的提出和完善可为多级离心泵的水力性能提高提供参考和依据。     

离心泵叶轮轴面流道计算新方法

现有的两类一元理论离心泵叶轮水力设计方法存在试凑性工作量大或盖板形状不为简单曲线的缺陷。本文提出了符合一元理论的离心泵叶轮轴面流道过流断面的一种新的分布规律,并给出了按照此分布规律计算叶轮轴面流道过流面积的计算方法和公式。将其与传统的两类设计方法做了比较。     

径、混流式三元叶轮“全可控涡”设计的理论和方法

一、引言 本文是一种尝试,企图运用已有的试验资料及理想流体准三元流动理论设计出具有较高气动性能,便于制造的径、混流式三元叶轮.W.Jansen提出了一种很好的离心式压缩机叶轮叶片的设计方法.他把叶轮叶片的设计分成二大步.第一步,根据设计要求     

后掠冀跨声流场S_1/S_2流面全三元迭代解

一、前言 叶轮机械三元流动通用理论提出的使用两类流面迭代求解叶轮机械三元流动正反问题的方法,已成为内流数值计算的一个基本方法。随着计算机速度的提高、内存的扩大,越来越多的三元直接解投入了使用。但是两类流面迭代求解仍然是叶轮机械内流计算的一个重要方法。     

离心压气机叶轮弯曲母线造型及叶片弯曲减少二次流损失机理初步探讨

在离心叶轮在母线几何设计方法基础上发展了叶轮弯曲母线造型方法。使用这种方法不仅可对现有叶轮进行精确模拟，还可在设计中利用叶片弯曲控制离心叶轮槽道内二砍流动，达成减少损失的目的。使用三元粘性数值模拟技术对这一机理进行了初步探讨．     

含分流叶片离心压气机时轮内部流场全三元数值模拟

本文使用Ｓ＿１／Ｓ＿２全三元送代计算和三元Ｎ－Ｓ方程解两种方法对含有分流叶片的Ｅｃｋａｒｄ离心叶轮内部三元流场进行了数值分析，并与激光测量值进行了比较。侧重分析了叶轮内部分离流动和射流尾迹区的形成和特点。     

去掉上、下游叶片排后“孤立”叶片排的叶栅实验和S_1流面计算中,上、下游条件的确定

根据五十年代初建立起来的叶轮机械三元流动通用理论,本文提出一个根据多排叶片的S_2中心流面的计算结果提供某一个叶片排的S_1流面计算所需的上、下游流场条件的方法。这个方法也适用于提供对多个叶片排中某一个叶片排的S_1流面上的叶栅进行实验工作时所需的叶栅上、下游条件。本文给出的算例表明:这种方法可以使S_2中心流面计算得到的叶片排上、下游间隙站上的气流参数基本上不因拿掉它的上、下游叶片排而受到影响;同时还表明,使用本方法后得到的S_1流面计算结果与通常的处理方法得到的S_1流面计算结果在叶片的前缘处有明显的差别。     

离心压气机转子内部流场S_1／S_2全三元迭代解

为了比较准三元解和全三元解的差异，验证准三元解在计算离心压气机转子内部流场的准确程度，研究离心压气机转子内部流场全三元流动特性，本文对一有激光测量结果的高压比离心压气机［１］叶轮内部流场进行了全三元迭代计算，分析了Ｓ１／Ｓ２两类流面在叶轮通道内分布形态，比较了两类流面准三元解与全三元解的计算结果，讨论了无粘二次流的分布。并进一步和激光测量值及Ｎ－Ｓ三元直接解进行了详细的比较。     

离心压气机叶轮内三元流动的计算与分析

第一部分基于[1]的理论、和[2、3]的解法提出一种离心叶轮内三元流动的改进解法,它含两层迭代计算,内层为一系列任意通流截面上沿非正交流面坐标s_1和s_2方向气动热力学方程组的迭代求解,外层为两个相关流场迭代求解,最终得包括延伸域的叶片通道三元解。解法通用于普通、分流及串列叶片叶轮。 第二部分为计算与实验比较,目的是验证发展中的三元解法,并了解和分析离心叶轮内重要的内部流动现象,即无粘解法的适用范围,流面的翘曲,及通流截面是的二次流谱。     

流向微槽对直纹面化离心叶轮气动性能影响的数值研究

本文以某一离心压缩机中的自由曲面叶轮为研究对象,将其"直纹面化"以降低制造成本。研究对比了自由曲面叶轮与直纹面化叶轮的气动性能差异,并在叶片表面施加沿流向的流向微槽,分析其对叶轮气动性能的影响。研究表明,流向微槽对压比和效率均有明显的提升作用,但对稳定运行范围没有影响。施加适当的微槽方案可有效提升直纹面叶轮的气动性能,使之接近原自由曲面叶轮,从而获得兼顾气动性能及加工成本的高性能三元叶轮。     

离心压缩机叶轮的响应面优化设计Ⅱ:实例及讨论

本文以某工业离心压缩机中间级叶轮为研究对象,采用响应面方法对其进行优化设计。为减少计算成本,将设计变量适当分组,分别进行叶片形状优化和子午型线优化。结果表明,此方法切实可行,得到的设计结果与原始叶轮相比,性能有较大改进。