基于能量梯度理论双吸式离心通风机失稳研究

本文利用定常的三维Navier-Stokes方程和RNG k-ε湍流模型,对双吸式离心通风机的内部三维流动进行了数值模拟,并应用能量理论处理不同工况下的全流场流动参数,获得了能量梯度函数K的分布,并且对不同流道内压力面和吸力面上的静压分布进行了分析.研究表明,双吸式离心通风机叶轮出口区域是容易激发流动不稳定的关键位置;在叶道子午面上,沿轴向越接近轮盖处,流动越容易出现不稳定;同一工况下沿叶轮旋转方向接近挡流板的流道内的流动相较于其它流道内流动更容易出现失稳。     

旋转离心叶轮与叶片扩压器间耦合流动的数值分析

以离心压气机内部动静部件耦合的非定常流场为研究对象，本文提出了动静耦合统一正命题型式，采用κ－ε紊流模型、同步计算动静耦合流场的方法，分别对下同流量工况下离心叶轮与叶片扩压器内部非定常流动进行了数值计算。计算结果与激光多普勒测量结果进行了比较：在设计工况下，离心叶轮与叶片扩压器相互匹配较好，而在非设计工况下，流道内流动趋向恶化。说明计算结果是有一定的可信度；计算结果同时说明，只有采用非定常算法，才有可能较好地描述动静部件耦合的流场。     

不同型线离心风机叶轮的性能对比研究

本文分别对采用常规单圆弧叶片和等减速叶片两种不同型线叶轮的离心风机进行了试验研究,并做了整机全工况数值模拟计算.流场分析表明:应用等减速流型设计的离心风机,其叶轮内部的流动损失小,压力梯度变化更规律,叶轮出口的射流-尾迹结构较弱,出口速度场均匀且最大速度值较低.所以,等减速流型设计的叶轮,其流动损失、扩压损失、出口混合损失以及出口截面突变损失均比较小,效率较高.     

轮盘侧空腔流动结构及其对离心压缩机气动性能的影响

本文以离心压缩机轮盘侧空腔流域为研究对象,通过数值计算,研究了设计工况下空腔流动结构及对主流区域的影响机制。结果表明,空腔及密封内部流动表现为四类旋涡结构;空腔流动对叶轮内部流动及气动性能的影响较小,但明显增加了扩压器内的流动损失,致使压缩机级性能显著下降。研究工作为深入了解空腔与通流部件间的相互影响规律提供理论依据,为完善离心压缩机气动性能预测模型奠定基础。     

轴流叶轮内的流动计算

众所周知,叶轮出口流场的特性反映了叶轮内部流动状况,对研究叶轮内部流动机理十分重要。轴流叶轮内的流动,由于粘性的影响,气体在环壁区域呈现为顶端间隙泄漏、环壁边界层、二次流以及壁面失速等复杂的流动现象。对于不同场合用的轴流机械,即使在设计工况下,这些流动现象的表现和干涉程度也不相同,因此适用于任意设计条件下环     

向心透平级叶轮内三维复杂流动的数值研究

对向心透平叶轮内部复杂流动在级环境下进行了全三维黏性数值模拟,结合拓扑学原理分析了设计工况和非设计工况下其内流动分离及各种涡系发展的演变过程,初步建立了向心透平叶轮内的旋涡模型,阐述了流动损失的形成机理。研究表明:向心透平叶轮内部涡系与轴流式透平存在较大差别,且流动分离及涡系主要集中在吸力面侧;设计工况下向心透平叶轮内的主要旋涡包括马蹄涡、通道涡及泄漏涡,其主要表现为通道涡与泄漏涡相互影响和掺混,是主要损失的形成原因;非设计工况下,主流在叶轮叶片前缘处发生大范围的分离及回流,造成了较大的能量损失,但二次流损失所占比例较小。     

离心泵内部流态的高速摄影研究方法

离心式流体机械内,特别是离心叶轮内部的流动相当复杂,单靠理论计算来正确预测叶轮内部流态和设计高效率的叶轮是有困难的。七十年代以来,运用三元流动理论和流动分析法求解叶轮内流场分布获得很大进展,但由于粘性对叶轮壁面的影响和叶轮出、入口的边界条件不易确定,计算结果与真实流动模型尚有一定差距。因此用实验方法     

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。     

高速离心压气机叶轮性能预测及流场分析

用时间推进法数值求解相对圆柱坐标系下的雷诺平均N-S方程,模拟高速离心叶轮内部的三维粘性流场.计算是在设计转速9个不同的流动工况下进行的.与实验结果比较了三个不同流量下的轮缘周向平均静压,对典型通道位置截面的子午速度分布与实验进行了定量比较,最后得到了转子在设计转速下的压比和等熵效率曲线.研究结果表明,本文发展的数值方法可较好的预测离心压气机叶轮的性能曲线.     

旋转离心叶轮内部非定常流动实验研究

利用激光成像速度仪(PIV)测量了旋转离心叶轮内部的非定常流场,获得了旋转离心叶轮内部相对速度的非定常流场分布。详细分析了叶轮内部非定常流动现象和流动规律。通过实验研究发现旋转离心叶轮内部的流动是非定常,在叶轮出口处,叶片的吸力面与轮盖的夹角区存在一个低速区,并观察到了明显的射流/尾迹结构。射流区和尾流区的大小和范围在沿盘盖方向和跨叶片方向上是不同的。射流区和尾流区之间不存在明显的分界线。     

弯曲母线离心叶轮设计方案比较、分析

为了探讨叶型弯曲不同分布对叶轮效率的影响,本文使用三元粘性数值模拟方法,对几个具有弯曲母线的离心叶轮进行了分析比较,在减损机理、特别是设计准则方面进行了摸索和探讨。     

离心压气机顶部进口条件对叶轮内部流动的影响

对于带分流叶片的离心式压气机叶轮,在顶部边界层亏损和喷气等进口条件下对叶轮内部流场进行了CFD数值模拟,对比分析了进口喷气处理对改善内部流动、提高稳定性的机理。结果显示:在进口叶顶附近进行喷气处理时,顶部间隙涡流得到了有效地控制,且降低了间隙损失的发生,有助于提高流动的稳定性,但在下游区域这种作用逐渐减弱和消失。同时,进口条件的不均匀性对内流有一定的影响,精细的CFD分析应当计及这种因素。     

高比转速离心压气机叶轮的设计及其三维流场分析

利用三维数值模拟计算(CFD)技术进行了100 kW微型燃气轮机的高比转速离心压气机叶轮的设计与内部流动的数值模拟与分析,得到了相应的特性曲线与主要气动参数分布。根据数值模拟分析,设计的100 kW微型燃气轮机高比转速离心压气机叶轮具有较高的效率和较宽广且平坦的工作特性,可以满足微燃机总体设计对压气机的要求。流道内存在复杂的跨音速流动现象。在下一步工作中,有必要优化设计叶轮几何型线,提高压气机效率。     

切线泵整机多相位定常流动数值模拟

本文对一单级切线泵在设计工况进行了多相位定常流动数值模拟,分析了由于叶轮与蜗壳相对位置的变化引起的泵的扬程、叶轮流道内的质量流量、速度场、压力场的变化规律。计算表明,切线泵内流场非常复杂,整机多相位定常流动数值模拟的结果实际上是泵内流场非定常特性在定常计算中的反映,其内部流动呈周期性变化,叶轮流道在不同的位置流动情况差别很大。本次计算为进一步提高切线泵性能、减少水力损失提供了一定的理论依据。     

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。     

部分流泵整机非定常流动数值模拟

本文在设计工况下采用滑移网格技术对部分流泵进行了整机非定常流动数值模拟,分别分析了叶轮、蜗壳内的非定常流动规律。计算表明,部分流泵内流的非定常特性极其强烈,只有采用非定常计算方法才能反映其内流的实质。本文的计算为进一步研究部分流泵的内流现象、提高效率、减少水利损失提供了一定的理论依据。     

Flow measurement in a transonic centrifugal impeller Using a PIV

Laser velocimetries, such as LDV or laser-2-focus (L2F) velocimetry, have been widely used for a flow measurement in a high-speed rotating impeller. A particle image velocimetry (PIV) is one of the popular velocity measurement techniques for the ability to measure a velocity field. And a PIV offers an extensive velocity field in an extremely shorter measurement time than the laser velocimetries. In the present experiment, a PIV was applied to a flow measurement in a transonic centrifugal impeller. A phase locked measurement technique every 20% blade pitch was performed to obtain a velocity field over one blade pitch of the inducer. The measured velocity field at the inducer of impeller clearly showed a shock wave generated on the suction surface of a blade. The validity of the present technique was also discussed.     

A numerical study on the flow and sound fields of centrifugal impeller located near a wedge

Centrifugal fans are widely used and the noise generated by these machines causes one of the serious problems. In general, the centrifugal fan noise is often dominated by tones at blade passage frequency and its higher harmonics. This is a consequence of the strong interaction between the flow discharged from the impeller and the cut-off in the casing. However, only a few researches have been carried out on predicting the noise because of the difficulty in obtaining detailed information about the flow field and considering the scattering effect of the casing. The objective of this study is to understand the generation mechanism of sound and to develop a prediction method for the unsteady flow field and the acoustic pressure field of the centrifugal impeller. A discrete vortex method is used to model the centrifugal impeller and a wedge and to calculate the flow field. The force of each element on the blade is calculated by the unsteady Bernoulli equation. Lowson's method is used to predict the acoustic source. In order to consider the scattering and diffraction effects of the casing, Kirchhoff-Helmholtz boundary element method (BEM) is developed. The source of Kirchhoff-Helmholtz BEM is newly developed, so the sound field of the centrifugal fan can be obtained. A centrifugal impeller and wedge are used in the numerical calculation and the results are compared with the experimental data. Reasonable results are obtained not only for the peak frequencies but also for the amplitudes of the tonal sound. The radiated acoustic field shows the diffraction and scattering effect of the wedge.     

流体机械内部流场动态测试系统及其应用

本文结合单倾斜热线和五孔探针测量方法，使用周期多点采样及集平均技术，自行研制开发了一套适合于流体机械内部流场动态测量的数据自动采集和实时处理系统，并将它应用于流体机械叶轮出口三维流场的测量。文中给出了两个测量例，验证了本方法和测试系统的实用性和可靠性。