涡轮叶栅气热耦合数值模拟

本文建立了透平机械叶栅流场与叶片温度场的气热耦合计算模型,编制了三维非正交曲线坐标系下的温度场求解程序,计算了实心及空心叶片的温度场分布。介绍了区域分解方法在耦合计算及并行计算中的应用,以矩形区域温度场求解程序为例研究了程序的并行化,最后进仃了叶栅流场计算与叶片导热计算程序的分区耦合计算。     

弯曲叶片在压气机中的应用

一、前言 透平的弯扭联合成型叶片在国外已发展到实用阶段,但这种叶片应用在压气机中是否合适,国内外有关研究资料甚少,在有限的几篇研究报告中所得结论并不完全一致。有些实验表明,在压气机中采用弯曲叶片的效果是比较显著的。美国的G·E公司在其先进的E~3发动机设计中已采用了这一先进技术。为了弄清压气机在什么条件下采用弯曲叶片最佳,本文首先对弯曲叶片中流动机理进行较深入分析,通过一些具体算例,探讨了压气机中采用弯曲叶片的优越性。     

基于区域分解算法的叶顶间隙流场的数值模拟

本文采用Marini－Quarteroni的不重叠区域分解算法和“镶嵌”式间隙网格技术,开发了可计算叶项间隙流场的N－S方程求解程序。通过计算结果同实验显示结果的比较表明,本文的计算方法不仅可以很好地描述叶顶间隙流动的细节,而且在复杂区域流场计算中是非常有效的。本文指出在叶栅存在间隙时,前缘产生什么样的拓扑结构不仅取决于相对间隙的大小,同时也取决于叶栅的负荷情况。     

不同积叠线形式对涡轮性能的影响

用求解Ｓ２流面平均Ｅｕｌｅｒ方程组程序对一个两级涡轮进行了数值模拟,静叶采用弯叶片,且采用了不同的积叠线生成方式;用高精度三维ＮＳ方程求解软件对第一级静叶进行了不同弯曲方式的数值模拟,分析了不同积叠线生成方式对涡轮性能的影响。     

前缘逆主流喷射冷气时涡轮叶栅流场性能研究

前缘逆主流喷射冷气对壁面静压有明显影响;冷气与主流掺混及卵型涡的形成导致近叶片表面处能量损失增加;吸力面或压力面根部出现与通道涡旋向相同或相反的涡系;卵型涡能够以一定形式保持到叶栅出口并与尾迹作用,使出口处气动参数剧烈变化．     

300MW汽轮机末级采用弯叶片对反力度的影响

本文通过求解多级透平Ｓ２流面的欧拉方程组和计算三维无粘环形叶栅排的三阶精度ＴＶＤ格式的数值方法、以及模化吹风实验,对３００ＭＷ汽轮机末级在不同侧型面以及弯角的情况下反力度的变化进行了全面的分析．讨论了在Ｄ／ｌ较小的透平级中不同侧型面、不同倾角、以及子午面对反力度影响的新的物理现象．给出了在Ｄ／ｌ较小的透平级中采用不同的侧型面对反力度的影响规律．     

涡轮动叶冷却结构设计方法Ⅲ:气热耦合计算

三维气热耦合数值模拟是涡轮叶片冷却结构详细设计中应用的热分析方法。三维气热耦合数值模拟的计算域实体模型建立借助于参数化方法,模型包括冷却结构尽可能多的细节、并保证足够高的模型精度。网格生成时,流体域采用结构化网格,并且需要在换热壁面上根据湍流模型的要求进行加密。将管网计算结果与三维数值模拟结果进行对比,发现管网计算的精度有限,而气热耦合计算方法能够捕捉更多流动换热现象,计算结果相对可信。对单个冷却结构方案进行三维数值计算的周期为5～15天,基本满足工程设计要求。     

掠叶片对压气机叶栅流场性能的影响

研究叶片掠对某型涡扇发动机风扇导叶流场性能的影响。结果表明,掠叶片改变了压力场分布。后掠将增加端壁损失,加强角隅失速;前掠是降低端壁损失,减缓角隅失速的有效手段。掠角越大降低端壁损失的效果越好,但中部损失增加,存在对应最小叶栅损失的最佳掠角。此外还应选择小的掠高。     

平面扩压叶栅静叶相对位置改变对流动的影响

本文选取某重复级压气机平均半径处的型线,进行平面扩压叶栅非定常数值模拟。对8组不同的静叶相对位置进行了非定常计算,讨论了不同位置时流场的流动特点,优化出第一级、第二级静叶在给定的气动条件下最佳相对位置。     

透平叶片中的二次流旋涡结构的研究

当今在透平机械行业中的研究人员常常会被二次流旋涡结构的研究所吸引。本文作者主要用数值计算,部分地也用实验手段,试图研究、分析与讨论叶片通道中马蹄涡、通道涡、角隅涡和间隙涡等二次流旋涡的生成、演绎与发展。对于壁涡由于尺寸很小而不容易发现。现在应用弯扭叶片作为一种手段来降低叶片损失的人多了,从而需要对弯扭叶片对上述旋涡的影响进行研究。因此,本文对周向弯扭叶片的影响以及其对损失影响的机理也进行了讨论。