透平叶栅大负攻角分离流的实验研究

一、引言 透平在高背压或低负荷下运行时,末级叶片将处于大负攻角下工作,由此产生的分离流是造成叶片失速颤振的根本原因之一。国外对此研究日益重视。Joslyn和Dring等为考察分离对叶片换热的影响,研究了透平叶栅负攻角分离流动,他们应用流动显示方法及简单的气动测量,求得了分离点与再附壁点的位置,但文章没有进一步阐述内部流场的性质及分离流流型。     

大攻角下环形压气机叶栅内三维分离流动特性的研究

本文结合七孔气动探针、表面油流及激光片光层流场可视化等实验结果,研究了低马赫数、低雷诺数条件下环形压气机静叶栅内的三维流场,着重研究了大攻角下分离流场的特性,从而对正攻角条件下的流场特点,特别是分离流动的发生、发展及特点有了直观和具体的认识,初步得出了三维分离流态,为创拟压气机内三维复杂流场物理模型提供了有价值的依据。     

涡轮叶栅二次流损失的实验研究

为了研究涡轮叶栅内部二次流的流型及损失,在平面叶栅风洞上对叶栅流道内部及出口平面上用微型四孔测针进行了详尽的测量,配之以叶型和端壁表面的静压实测值及二维等熵流场计算,得到了二次流的流型。作者还根据多次试验结果,拟出了二次损失的物理模型和预估方法。     

轴流压气机时尖泄漏涡的时均流动

用三维激光多普勒测速系统测量研究低速大尺寸单级压气机设计状态转子内尖区流场．结果表明，泄漏流在气流一进入转子叶片通道就开始发生，发生于前半弦长，其诱导形成的泄漏涡约在30％弦长处达到最强，随后逐渐衰减，其涡核顺下游慢慢向压力面方向和低时高方向移动，涡核在转子出口移至通道中部．泄漏涡影响区域沿流向逐渐扩大，并向压力面方向和低叶高方向移动．设计状态叶尖泄漏涡在转子尖区流动中起主要作用，是造成尖部流动阻塞的主要因素．     

应用高分辨率迎风格式精确分析透平叶栅三维湍流流场

应用高收敛率、高精度和高分辨率的数值计算方法,通过求解全三维可压缩雷诺平均的Navier－Stokes方程和q－ω低雷诺数双方程湍流模型,数值模拟了VKI跨音速叶栅内的三维流场,对叶棚内的三维流动结构进行了细致的分析。计算表明,本文采用的计算方法可以精确模拟叶轮机械内部的复杂流动。     

低展弦比跨音速轴流风扇转子流场三维数值模拟

应用基于时间推进的有限差分法求解跨音速压气机风扇转子内部三维粘性流场．该方法以新型ＬＵ隐式格式和改良型 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式为基础,对三维可压缩雷诺平均 Ｎａｖｉｅ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和低雷诺数ｑ－ω双方程湍流模型进行求解．计算得到了ＮＡＳＡ Ｌｅｗｉｓ ６７跨音速、低展弦比轴流风扇转子的性能曲线并重点分析了近最高效率点工况和近失速工况下的内部流场．计算与实验结果的对比表明此方法能够得到三维粘性流场的流动特性且计算精度较高,可用来模拟跨音速风扇转子内部流动．     

低速多组份混合工质掺混流场数值模拟的加速收敛

本文对基于时间推进的高分辨率迎风数值格式采用一种新的加速收敛技巧,对低速掺混流动问题进行数值模拟, 可以有效地加快收敛速度,而且每步计算时间并未增加许多,因此能够有效地减少计算费用。同时改进后的数值格式能够 在处理高速流动问题的时候恢复成为原来的格式,从而使得改进后的数值格式对高速和低速流动问题均能保持良好的计 算效率。     

采用高分辨率高精度格式求解跨音压气机转子内三维粘性流场

采用一种新型的ＬＵ隐式算法及４－５阶高分辨率ＴＶＤ格式求解了叶轮机械内的三维Ｎ－Ｓ方程和ｑ－ｗ湍流模型。应用几何法与ＰＤＦ方法混合的网格生成程序,得到了ＲＯＴＲＯ３７跨音速压气机转子内的Ｈ型网格,并将数值模拟的结果同ＬＤＶ实验值进行了比较。     

多级轴流压气机全工况特性数值模拟

采用一种快速求解三维粘性流场的计算方法求解某多级轴流压气机内部流场及全工况特性。该方法以ＬＵ－ＳＧＳ－ＧＥ隐式格式和 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ迎风格式为基础，结合壁面函数方法和简单的混合长度湍流模型，使用多重网格迭代加速收敛技术对三维可压缩雷诺平均Ｎａｖｉｅ－Ｓｔｏｋｅｓ方程进行求解．叶列间参数的传递采用混合平面方法并应用了微机网络并行计算技术．首先对一个五排压气机（进口导叶加两级）进行了全工况特性计算，并对计算结果做了详细分析．然后对前三排（进口导叶加一级）进行了全工况特性计算并与五排联赛的计算结果进行了对比，对多级环境对单级性能的影响机理做了初步探讨。     

透平级非设计工况气动性能的数值模拟

采用新型 ＬＵ隐式格式和改良型高阶 ＭＵＳＣＬ ＴＶＤ格式求解全三维雷诺平均的 Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和 ｑ－ｗ低雷诺数双方程湍流模型,对一台ＮＡＳＡ跨音单级透平在不同工况下的内部流场进行了详细的数值模拟,并与可能得到的实验结果进行了对比。总结了小流量工况下动叶内部流动的分离模式。