透平机械离心压缩机和离心泵叶轮动力分析的三维旋转循环对称CN群算法

以离心压缩机叶轮为例,建立三维有限元模型,采用循环对称CN群算法计算了它的动力特性,详细讨论离心力作用下叶轮的应力状态,分析与轴连接的不同方式对叶轮应力的影响。应用循环对称算法能大大减少建模与计算的工作量,有很好的实用价值。计算结果表明,离心压缩机叶轮在旋转中,叶轮外缘应力比较高,轮盖上的应力较轮盘上的应力大,叶片根部容易产生应力集中,应采用适当的园角避免应力集中,过盈配合的叶轮内孔处应力比较大,需要确定合理的过盈量,既要保证叶轮不松动也要保证叶轮内孔处的强度条件。     

径、混流式节能转子“考虑边界层厚度的全可控涡设计”的研究

本文根据叶轮机械内“三元流动”气动、热力基本方程组及边界层理论的积分关系式,在“准三元”流动理论所通常采用的假定下,给出了叶轮内流体涡(γC_θ)分布与叶片几何形状、边界层动量厚度及叶轮效率间的关系式。从而提供了一种独特的径、混流式节能转子(三元叶轮)的计算机设计方法。根据本方法设计的一个典型离心式压缩机模型级,在M_(u2)=0.5～0.9范围内进行了级特性的试验研究。试验表明,按本方法设计的三元叶轮基本级,具有效率高、特性曲线平坦的优良特性,从而证实了这是一种可靠的节能型径、混流式转子的设计理论和方法。     

应用有限元法计算离心式叶轮内部流场

运用张量分析,采用半测地坐标系,导入了具有不变形式的流函数,推志了离心式叶轮内部准三元流动任意流面上函数所应满足的偏微分方程和定解条件,并运用伽辽金方法建立了相应的有限元方程。对离心式叶轮回转面上流动进行了计算,数值计算结果正确地揭示了离心式叶轮内部的流动规律。     

离心式叶轮流体激振响应及动态疲劳的研究

研究离心式叶轮的动力特性及流体激振下的稳态响应。讨论结构动态疲劳理论,认为流体激振激起了叶轮的共振,是动态疲劳,特点是激励频率高,幅值低,能量小,激起结构多个固有模态,主要是局部模态的共振。通过一个工程实际叶轮算例,研究动态疲劳破坏的机理。采用循环对称理论,计算叶轮的模态及离心力作用下的应力分布,对流体的压力脉动进行了频谱分析。将叶片表面的静压脉动作为载荷施加于叶轮上进行频率响应分析,得到叶轮在各频率成分激振力作用下的响应,最后根据频率响应的结果计算了叶轮的疲劳寿命,为叶轮疲劳破坏提供了分析依据和计算方法。     

对离心压缩机进气预旋的分析

在离心式压缩机中,采用改变叶轮前的进口预旋以调节运行工况,这种方法已为许多机器所应用,这种方法的经济性虽不及采用改变转速进行调节的方法优越,但却有其他的优点。比如说,调节进口预旋既能具有较大的稳定工作区(在减小流量时),又不需要把原动机驱动变速,等等。在机器的设计中如何利用进口预旋的优点,这是值得重     

级环境下叶片扩压器流场的实验与数值研究

为了研究离心压缩机级环境下的非定常干扰的基本流动现象,并验证多级叶轮机械的CFD软件的分析能力, 对一大尺度离心压缩机的叶片扩压器流场进行了实验测量和数值计算. 实验采用了固定热线、相位锁定------系综平均技术,用常温热线风速仪对叶轮后的叶片扩压器通道内不同周向、径向和轴向位置处的非定常速度进行了测量,同时提出了非定常强度的概念,以定量考核非定常的影响.实验结果表明, 叶片扩压器内的非定常流动非常复杂,其时间周期并非叶轮叶片通过时间,随着与离心叶轮之间的距离增大,非定常扰动逐渐减弱,但一直延续到叶片扩压器的出口.另外,对该实验压缩机级开展了两个不同的数值计算,并与实验数据进行了比较：定常数值计算软件采用了作者发展的确定应力模型,非定常数值计算是用商业软件NUMECA实现的,计算采用了滑移界面技术. 两个计算结果与实验在扩压器的进口截面处吻合得很好.     

离心式压气机研究工作的展望

离心式压气机在小功率燃气轮机、增压器、工业用透平压缩机等方面已得到广泛的应用。由于它有工艺简单结构紧凑、工作范围宽等突出的优点,因此,在某些方面例如小流量(6公斤/秒以下)范围采用离      

离心压缩机叶轮三维有限元强度分析系统

根据离心压缩机叶轮形状的特点,通过有效的网格自动划分和边界条件的处理,采用三维有限元方法进行了强度计算与分析,从而建立了离心叶轮三维有限元强度分析系统。对于叶轮与主轴之间的过盈配合,求出配合处由于变形而产生的弹性支力,以载荷形式施加于配合之处,由于计算时不加入主轴,从而减少了一,通过等厚度圆尖力的计算验证了有限元程序的可靠性,最二,对一个实际的三元流叶轮进行了计算,通过编制的后处理软件,对影响叶轮     

一种用于旋转机械流场测量的热线——周期性多点采样、集平均技术

为了有效、快速地对叶轮机械出口复杂流场进行详细研究,本文改进了文献[1]、[2]、[3]、[4]、[5]所介绍的周期性单点采样,集平均技术,利用微计算机发展成在叶轮转动一周时对多测点同时采样的技术。并通过软件有效地减小了由于转速波动引起的数据误差,同时提出了用于单丝水平热线测量数据处理的实用公式。依靠绕探针轴转动能测量二维流场的平均参数及脉动参数。最后给出了该技术在离心式叶轮出口流场测量的几个实例。     

汽轮机叶轮应力及松动转速的散光光弹性研究

本文介绍了用散光法对旋转叶轮应力的实验研究.由于这是一种非破坏试验方法,所以仅一个模型就可以对几种不同转速以及静过盈状态下的应力进行测定.根据几种不同转速下套装叶轮应力的情况,可以确定松动转速.     

离心压缩机径向吸气室的流动损失分析和改进设计

为提高在径向吸气务件下的离心压缩机性能,在吸气室内采用分流叶片方法控制径向吸气导致的畸变流动.结果表明,分流叶片虽然增加了吸气室内的流动损失,但是能够降低叶轮进口进气畸变,改善叶轮叶片受力分布及提高压缩机级的性能.在此基础上,进一步通过改进分流叶片叶型而减小流动分离损失,提高了压缩机的级性能.     

离心式风机内部脉动流场和旋转噪声的计算

本文定量计算了离心式风机叶轮径向面上内部脉动流场的分布以及流场参数的变化规律。进一步求得风机旋转噪声，并与实测结果吻合良好。本文的理论和方法可用于离心式风机旋转噪声的预测且可求得风机结构参数、气流参数对旋转噪声的影响，为风机的气动声学优化设计提供了依据。     

离心式风机转子叶片上脉动力分析

本文由薄翼阵风响应理论建立了任意频率和相位谐振动的二维离心式叶轮叶片上不稳定脉动力及力矩的计算模型，利用声辐射方向可予测离心风机叶轮的辐射声功率。采用自由声场法对离心风机噪声进行了实测，实测值与子测值吻合较好。     

二维激光多普勒测速仪用于测量旋转机械的内部流动

本文介绍了用二维激光多普勒测速仪测量离心式风机的叶轮和蜗壳的旋转流场的原理和实际过程,得到了径向速度、切向速度和湍流度等流体力学参数沿径向和轴向的分布曲线并对实验方法和实验结果进行了讨论。     

进口预旋对离心叶轮气动性能影响机理的研究

将理论推导和数值模拟相结合,对典型离心压缩机Eckardt叶轮流场进行分析,探讨了不同进气预旋对叶轮气动性能的影响;从叶片进口攻角、叶尖相对马赫数和流向压力变化的角度,阐述了预旋对内部流动以及气动性能的影响机理。结果表明:预旋角对进口攻角和叶尖相对马赫数同时产生显著影响,正预旋会降低进口来流的攻角及相对马赫数,使叶片前缘载荷降低、叶轮效率及稳定性提升;负预旋会提升叶轮的做功能力,使总压比上升;正预旋由于降低了叶片前部做功能力,使低压流体堆积到叶片中后部,导致总压比下降;叶轮最高效率受叶尖相对马赫数与进口攻角共同影响,若提升效率必须合理协调预旋对二者的影响。     

计算离心泵叶轮流场的扫描流束有限元方法

本文提出一种求解离心式叶轮流场的数值方法，将流动求解区域离散为有限个由流线构成其边界的单元，采用伽辽金法建立的单元方程在一条流束上集合为方程组，流线上的节点坐标亦作为未知量包含在有限元方程中，通过扫描计算，逐步解得流线位置及流动参数。本文应用叶轮的通流理论流动模型，采用扫描流速有限元方法对离心泵叶轮流场进行了计算，并与有关文献作了比较。     

搅拌槽流场的实验研究

利用二维激光多普勒测速仪在内径为２５０ｍｍ的搅拌槽内对ＤＴ叶轮和ＰＴ叶轮进行了流场测试，获得了不同几何参数的叶轮在不同工况下的二维时均速度场和湍流强度、雷诺应力、剪切速率分布。为进一步研究搅拌器的流动特性，开发新型搅拌叶轮提供了可靠的实验依据。     

离心压缩机叶轮强度的有限差分解法

本文运用有限差分方法对离心压缩机叶轮强度进行了计算，与二次计算法相比，有简单、准确的特点．     

离心压缩机直纹面叶轮的网格生成方法

采用三次非均匀B样条技术,对直纹面叶片的离心压缩机叶轮通道的网格生成方法进行了研究。详细介绍了相关的B样条理论及采用人工编程生成网格的方法和步骤,在此基础上对NASALSCC直纹面叶轮叶片通道实现了三维网格生成,并对网格的正交性进行了量化评估。     

离心叶轮的三维有限元循环对称应力分析

本文给出的离心叶轮三维有限元循环对称应力分析方法具有如下主要特点:利用叶轮形状、载荷及边界条件的循环对称性:以逼真的方式模拟叶轮。利用所编制的TDSAI程序对四个叶轮进行过详细分析,介绍了其中的一个曲叶片叶轮。最后,把该叶轮及另一直叶片叶轮的数值计算结果同相应光弹性实验结果作了比较。