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．     

涡轮静叶周向和轴向弯曲对其气动性能影响的研究

近年来，叶片弯曲在叶轮机械中得到厂越来越广泛的应用。众所周知，合适的周向弯曲或轴向弯曲能够提高叶轮机械的气动性能。但什么样的弯曲规律最好则取决于叶片的负荷与工况。本文试图通过对某大功率汽轮机未级导叶及其弯曲变形的气动计算与分析，深人探讨特定工况下不同弯曲规律对叶片气动性能的影响。文中采用有限体积时问推进法并结合多重网格法求解Ｎ－Ｓ方程，给出了不同弯曲叶型的流场和总体性能比较，详细分析并讨论了计算结果。     

周向弯曲低压轴流风机叶顶泄漏流动数值研究

本文采用数值模拟的方法,对三种带有周向弯曲叶片的低压轴流通风机(原型叶轮、周向前弯及后弯叶轮)的叶顶泄漏流动进行了研究。在数值计算与试验测量结果较为吻合的条件下,从流场和压力场等不同角度分析探讨了叶片周向弯曲后,叶顶泄漏流动和泄漏涡的形成和发展规律。数值计算结果表明,叶顶周向前弯加剧了泄漏涡与主流的掺混;周向后弯叶轮比前弯叶轮有助于减弱叶顶泄漏流动;强度大、衰减慢的泄漏涡,降低了叶顶的通流能力,同时与主流的掺混加剧也增大了叶轮的端部损失;此外,顶部间隙高度的增加,泄漏流动加强,旋涡的起始点更靠近叶片后缘。     

不同叶轮结构的离心泵水力性能试验

本文通过试验分别测量了在同一转速的径向叶轮和弯曲叶轮式离心泵在输送水和碘化钠混合溶液介质时的水力性能,以及在不同转速下弯曲叶轮泵的外特性。结果表明,在试验测试范围内,同一流量下,弯曲叶轮泵的性能比相同轴面流道的径向叶轮好。对于输送不同溶液的性能差异现象,径向叶片叶轮泵表现得更明显。文中所研究的超小型泵,在不同转速运行时,机械磨损对泵的影响不相同。     

关于Krain实验叶轮几何型线及其流道二次流旋涡结构的讨论

Krain关于高速离心式压缩机叶轮内部流畅的LDA实验测量不仅对认识这种特定的复杂流动有重要意义,而且亦为验证正在迅速发展的CFD软件提供了比较依据。但是作者发现,Krain公开发表的实验叶轮的几何型线缺少叶轮出口附近区域的型线坐标,直接用其进行数值计算分析将引起误差。为此,本文根据Krain在不同文献中所提供的有关实验叶轮的资料,重新构造补全了实验叶轮出口区域的型线坐标。然后,利用一多功能CFD软件对该实验叶轮进行了计算分析,较详细、深入地探讨了叶轮流道内二次流旋涡结构的形成和发展过程。     

正反问题数值解法相结合三维叶片的优化设计

本文讨论了叶轮机械中三维叶片的优化方法，并利用二维正反问题程序和三维Ｎ－Ｓ正问题程序作为工具，将二维叶型的改型与三维叶片的周向弯曲两种优化设计技术相结合，对工程应用中—实际叶片进行了改型优化。数值分析表明，取得了较好的优化效果。     

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。     

非均衡进气对双面离心叶轮流动损失影响研究

鉴于双面叶轮在内燃机增压领域有广阔应用前景,且叶轮两侧常为非均衡进气,因此有必要深入了解非均衡进气对双面叶轮性能及流动特性的影响,为今后设计更高性能双面叶轮提供指导。本文采用数值方法对非均衡进口条件下双面离心叶轮的流动特性进行研究,探讨了进口条件存在差异情况下对扩压器损失分布的影响。结果表明,双面叶轮性能,尤其小流量工况的性能受两侧进口条件差异影响明显,且随进口条件差异增大性能恶化更多以及稳定工作范围减小;在大流量工况,扩压器内的主要损失为两侧叶轮排气掺混损失;在小流量工况,扩压器内壁面分离涡团造成的损失较之两侧叶轮排气掺混损失更显著。     

某离心叶轮的CFD分析和结果确认

本文运用商业软件NUMECA对某离心压气机叶轮进行r数值模拟,并将计算结果与实验数据进行比较,证明数值模拟可以较为准确地预测叶轮整体性能以及内部流动状况.但是,数值计算无法准确模拟近失速工况,并且会夸大低速区的尺度,在模拟大流量点时会产生较大误差.数值模拟结果显示,本文用到的离心叶轮内部有明显的低速区形成,低速区会对叶轮整体性能产生很大影响.另外,本文中也就顶部间隙泄漏流对轮缘低速区的影响进行了探讨,结果表明,对本叶轮来讲,由于叶片数较少,二次流动现象明显,适度的顶部间隙产生的泄漏流能够有效抑制低速区的强度,使得效率反而有所提升.     

贯流风机内动静干扰发声机理的研究

本文通过实验与数值计算方法,探讨了贯流风机内动静干扰的现象及其诱导的噪声特性.文中给出了贯流风机流场的三维大涡数值计算结果,分析了声源场的特性,指出贯流风机流场具有较强的随机性。分别对直叶轮及斜叶轮气动性能及远场噪声进行实验测量,讨论了两种叶轮的优劣性。使用微压传感器对蜗舌出口处边界层压力脉动进行采集,给出了此处边界层辐射噪声源的相关分析.通过对实验结果分析指出声源脉动的宽频特性是被测风机噪声呈现宽频的主要原因。     

叶片开缝的离心风机流场研究

本文提出在离心叶轮轮盖与叶片之间开缝,使得叶片压力面侧的高压气体射流到吸力面侧的低速尾迹区,从而直接给叶轮内的低速流体提供能量,减弱了叶轮内由于二次流所导致的射流-尾迹结构,并可用于消除或解决部分负荷时常发生的离心叶轮积灰问题.对某离心风机整机的数值模拟表明,在设计流量和小流量情况下,叶轮开缝后使叶片表面分离区域减小,整个流道速度分布更为均匀,改善了叶轮内部流场的流动状况,提高了离心叶轮性能和整机性能.研究表明,本方法对于提高离心式流体机械性能是有效的.     

计及几何参数变化的离心压气机特性分析

本文采用CFD软件对微型燃机的离心叶轮进行数值模拟,讨论了叶片数及分流叶片位置对叶轮性能的影响,并进行了流场分析。在本文研究的情况中,叶片数增加使得性能曲线左移,单个叶片载荷减小,损失增加,叶轮效率下降, 但是增压效果得到改善。分流叶片位置靠近主叶片压力面时,性能曲线右移,流通能力提高,同时会使分流叶片的载荷增大,当分流叶片靠近主叶片压力面时,则情况相反。     

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。      

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。     

不同冲角下弯曲扩压叶栅出口流场的实验研究

本文在不同冲角下对直叶片、正倾斜叶片、正弯曲叶片和Ｓ型叶片组成的四种平面扩压时栅的出口流场进行了详细的实验研究。通过与常规直叶栅的对比，分析了正倾斜叶栅降低根区二次流损失的原因，阐述了正弯曲叶栅在正冲角下改善叶栅两端区流动状况，降低能量损失的机理和Ｓ型叶栅降低根区损失、总损失系数对冲角变化不敏感的原因。结果表明，扩压叶栅中采用正弯曲叶片在一定条件下是可行的。     

汽轮机调节级静叶片排内流动分析

本文以数值手段研究了汽轮机调节级静叶栅内粘性流动。数值方法采用三维可压缩粘性流动压力校正算法求解Favre平均的N－S方程及湍流动能k方程和湍流动能耗散率。方程。传统汽轮机调节级静叶栅由于展弦比很小，通道二次流强烈，损失较大。本文分析了采用子午流道收缩及叶片弯曲对降低二次流损失的作用。数值计算的结果同实验结果吻合较好。     

离心叶轮内三维湍流流场的实验研究

利用多普勒激光测速仪对闭式后弯离心叶轮内三维湍流流场进行了实验研究。叶轮在带有无叶扩压器的通风机内运行。对整个流道内各流面的测点进行了详细的数据采集和统计．由得到的测量结果,分析了叶轮内回转面、径向面上主流速度的分布及发展趋势,气流角由叶轮进口向出口、由压力侧向吸力侧的变化规律、以及叶轮出口处二次旋涡流动等流动特性。     

Experiments on the unsteady flow field and noise generation in a centrifugal pump impeller

This paper reports on an experimental investigation of large-scale flowfield instabilities in a pump rotor and the process of noise generation by these instabilities. Measurements of the fluctuating components of velocity and surface pressure were made with hot-wire probes and surface mounted pressure transducers on a seven bladed back swept centrifugal water pump impeller operating with air as the working fluid. The impeller was operated without a volute or scroll diffuser, thereby eliminating any sound generation from pressure fluctuations on the volute cutoff. Thus the study focused on flow field and noise components other than the blade passage frequency (and its harmonics). The primary goal of the study was to provide fundamental information on the unsteady flow processes, particularly those associated with the noise generation in the device. It was further anticipated that detailed flow measurements would be useful for the validation of future computational simulations.The measured data at the discharge show a jet-wake type of flow pattern which results in a strong vorticity field. The flow with high velocity found on the pressure side of the impeller tends to move to the low-pressure region present at the suction side of the passage as a form of roll-up around the blade trailing edge. This motion causes an unsteady flow separation at the suction side of the blade and consequently disturbs the flow in the adjacent passage. By interacting with the impeller blades near the trailing edges, this instability flow causes a periodic pressure fluctuation on the blade surface and generates noise by a trailing edge generation mechanism. The spectrum of surface pressure measured at the trailing edge of each blade reveals a cluster of peaks which were identified with azimuthal mode numbers. The correlation between the acoustic farfield pressure and the surface pressure on the impeller blade has proven that the azimuthal modes synchronized with the number of impeller blades generate noise much more efficiently than the other modes. The paper also clarifies the correlation between unsteady flowfield measurements, in both impeller and laboratory co-ordinates, with the radiated noise properties. Thus some light is shed on the noise generation mechanisms of this particular device.     

大小叶片贯流风机内流特性分析与实验研究

为降低空调用贯流风机的噪声,改善音质,通过采用直叶片贯流风轮达到斜扭叶片贯流风轮的音质和低噪声特性,从而降低贯流风轮的制造成本,本文设计了大小叶片交错组合的新型非等距贯流风机,并采用滑动网格对其内流特性进行了非定常数值模拟,同时对其气动噪声特性进行了实验研究.大小叶片贯流风机的偏心涡基本稳定在叶轮中心与蜗舌相连的切线上,位于叶轮内圆周附近.风轮非定常运转时,偏心涡的涡核位置在直径为2mm的圆所围成的区域内变化.大小叶片交错组合的贯流风轮改变了叶轮与蜗舌的间距,有效地降低叶片通过频率噪声并改善了音质.采用大小叶片交错组合的贯流风轮能够达到斜扭叶片贯流风机的降噪效果.