叶轮机械准三元叶片设计中气动造型计算

一、前言 在三元流动通用理论的基础上,目前叶轮机械的设计已普遍采用方便可靠的准三元设计方法。叶片造型作为设计过程中十分重要的一步,其方法也在不断改进。文献[2,3]等提出和发展了的选定流线级数展开法有效地克服了传统的几何造型中的许多缺点,已经在很多方面应用于工程实践。但在迴转面上的气动造型计算中,还始终存在一个尚待解决的问题,这就是由于级数展开法造型计算完全依赖于S_(2m)计算所提供的中心流线形状     

轴流叶轮机械端壁边界层计算方法

一、引言 在七十年代之前,人们对叶栅端壁边界层已经做了大量的研究.但只有当Mellor和Wood引入了叶片力亏损这一重要概念,并根据端壁二次流动损失与壁面附近叶片力亏损密切相关的事实,建立了二者间的关系以后,才使端壁边界层计算与叶轮机械效率联系起来.然而Mellor和Wood的方法只能与径向平衡计算相匹配,而不能与S_2流面计算相匹配,并且不易于求解流道内部的边界层参数.为了把两类相对流面理论用于叶轮机     

轴流叶轮机械三维非定常粘性流动数值分析

１前言叶轮机内部流动的数值计算方法一般都是基于转子与静子结构相互无关的定常流动假设,这种假设实际上是认为转子叶排与静子叶排相距足够远,以至于相互之间互不干扰。事实上,叶轮机中的非定常性是其固有的,转子叶排与静子叶排相距很近,转子叶排的高速旋转、上游叶...     

叶轮机械中有旋流准三元设计和全三元分析的联接解

本文介绍了一个将叶轮机械的准三元设计和全三元流场分析解联结起来的计算方法和程序系统,是文献[13,14]所介绍的准三元和全三元计算工作的继续和发展.在本方法中首先使用一个中心S_2流面与一组S_1迴转面迭代进行叶片的准三元设计,接着使用两类普遍S_1,S_2流面交替迭代,对设计出来的叶片进行全三元流场分析解.该计算方法体现了使用中心S_2流面的优点,即很方便地从准三元扩展到全三元计算,程序结构简单,机器内存不需显著增加,可以得到三维空间沿流面直观的流动图形.算例表明该程序在准三元及全三元计算中的收敛性是很好的,在设计实践中可以得到有效的使用。     

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     

任意空间曲面三元叶轮叶片厚度对气动性能的影响

以任意空间曲面三元闭式叶轮为对象,研究了不同展向和流向叶片厚度分布方案对离心压缩机气动性能的影响。数值结果表明:对等厚叶片沿展向和流向进行合理地削薄,均能在基本不改变小流量工况性能的情况下,显著提升大流量工况的性能。展向削薄叶片和流向削薄叶片带来的性能提升幅度可以叠加,通过组合叶片厚度分布改型,本文压缩机设计工况点等熵效率提升了约2.08%。相比于沿流向削薄前缘和尾缘厚度,沿展向削薄叶尖厚度具有更大的性能提升能力。研究工作为三元闭式离心压缩机叶轮的优化设计提供了有益的参考。     

叶轮机械叶片流体激振安全性的全功能分析

本文提出了对叶轮机械叶片流体激振安全性实行全功能数值分析的新概念和方法。实现气动力学和弹性力学的弱耦合计算,由弹性力学方法确定三维振型,用振荡流体力学方法确定三维条件下的三维振荡流场,确定在各种振幅条件下的非定常气动力作功与阻尼功,引入气动功等于阻尼功条件下的平衡振幅概念。根据平衡振幅确定叶片流体激振的动应力,并进行寿命评估。这种全功能分析将使叶轮机械流体激振的安全性分析更加符合工程实际的需要,也能够解释大量的流体激振破坏不属于瞬时突然破坏,而是一种疲劳破坏。     

离心泵三元扭曲叶片设计的研究

本文参照离心压缩机三元扭曲叶片的设计方法,发展了一种离心泵叶轮三元叶片的设计方法。采用液流角动量作为控制叶片弯扭规律的参数,考虑流动分离对叶片中心面形状的影响,对沿轮盘、轮盖处相对流线上角动量分布形式的确定原则进行了分析与改进。通过引进叶轮水力效率来计及粘性的综合影响,使基于平均S2m流面反问题的计算方法更符合实际情况。最后对一离心泵的叶片进行计算,得到了较好的叶片形式。     

轴流式叶轮机械全三元流动正问题的简单近似解

一、前言 中心流面法和中心流线法一样,都是使用级数展开,从一流面(线)出发进行全流场计算.和中心流线法相比,中心流面法发展较晚.文献[1]首先使用逐个S_2流面推广展开的方法实现了文献[2]提出的使用中心流面法求解全三元反问题的想法.文献[3]进一步引入了流面坐标系,实现了直接从中心S_2流面高阶展开.本文把这种方法推广,进一步使用中心流面法求解轴流式叶轮机械全三元流动正问题.     

带有激波间断的跨声速叶轮机械中的三元流动理论

为了正确处理叶轮机械中激波的空间性、求解跨声速定常三维流动,通过将流面概念推广到不定常流动的情况,本文推导出了在四维“空间”的不稳定流面和不稳定流面上的基本方程.它们对三维不定常流动,也是适用的.将特征线理论用于这些方程,得出了特征相容关系,并由此确定了定常流动中的边界条件.这些基本方程、边界条件,与适当的初始条件一道,完全确立了两类流面上带有激波的跨声速流动的定解问题.这样,再根据本文建议的三维流动完整解法的步序,选用合适的差分格式,便可数值求群了.     

叶轮机械动静叶片排非定常气动干涉的数值模拟

本文采用一种分区算法求解二维Navier-Stokes方程,对叶轮机械多级叶片排内的非定常流场干涉进行数值模拟。在探讨分区计算对于复杂通道内流场和动静叶列非定常干涉作用数值计算的必要性和重要性之后,针对某蒸汽轮机跨音速叶片组进行了数值分析,得到了典型的动静叶间非定常干涉流动图谱、作用于叶片的非定常气动力及其频谱特征。计算结果表明。本文提出的计算方法是合理有效的,为今后进行大规模动静叶非定常气动计算和基于非定常数值模拟的工程设计提供了可靠的依据和有用的工具。     

斜流风机叶轮的三元流特性及设计方法

一、叶片前的弯曲通道和叶片前缘附近的速度分布 斜流风机(见图1)叶轮内的流动情况介于轴流风机与离心风机两者之间,可以近似看成沿一簇迴转面的流动,其特点在于沿空间三个方向的速度分量在数值上是可以比拟的,任何一个分量都不能忽视从而更带有三元流动的特点.     

叶轮机械转动叶片上三维可压边界层微分方程的求解方法

本文应用非正交曲线坐标,在叶轮机械转动叶片上建立了三维边界层的微分方程及其求解方法。对一个压气机转子叶片的压力面和吸力面上的三维边界层进行了计算,结果表明,与实验结果比较符合。     

叶轮机械三元跨声速势流多重网格分解因式格式数值解

基于作者本人发展的用于分析求解叶轮机械三元跨声速势流的AF2格式,并结合Jameson发展的用于求解二元跨声速势流的MAD格式,本文提出了一种用于快速求解叶轮机械三元跨声速势流的新的全隐式多重网格分解因式格式(MAF格式)并用其对西德DFVLR单级轴流式压气机转子三元跨声速流场进行了求解计算。     

叶轮机械内的三元流动解法——“流面坐标”迭代法

从吴仲华教授最早提出的两类流面交叉求解三元流动的理论出发,本文给出一种任意通流截面上的“流面坐标”迭代法,采用适合各类叶轮机械的两组非正交流面坐标,以及沿这两组坐标方向速度梯度方程的迭代求解,得到了叶轮机械内部的完全三元流场。 计算实例给出了均为扭曲的两类流面形状,并与普通的二元流面解进行了比较,在一个试验过的离心压气机叶轮的计算中还与测量结果进行了比较,结果是满意的.     

使用微分几何原理及向量分析直接求解径流式叶轮机械三元流动

一、前言 本文使用向量分析可以对气动热力学方程组沿空间相对流线η进行直接推导,并将相对速度向量W表示为其之模W和η上之切向单位向量τ和它的方向余弦cosα,cosβ,cosγ.而使用微分几何,当相对定常时,如图1所示,其η不但可以用S_1,S_2两个非正     

叶轮机械叶栅多目标多学科设计优化算法

提出了基于多目标寻优的叶轮机械叶栅多学科设计优化算法,方法包括:采用并行多目标差分进化算法作为优化求解器来搜寻叶栅多学科设计优化问题的Paxeto解集,采用非均匀B样条方法对叶片型面进行参数化处理,通过求解Reynolds-Avergaed Navier-Stokes方程评估叶片的气动性能,耦合气动计算得到的叶片表面压力,应用有限元分析方法预测叶片的强度性能.为证明本文方法的实用性,选择叶片的等熵效率和叶片应力为目标函数,完成了NASA Rotor 37转子叶栅的多学科设计优化,结果表明本文提出的多学科设计优化算法具有良好的优化性能.     

混流泵三元叶片优化设计方法研究

以叶片角的分布为优化变量,叶轮效率为优化目标,将三维粘性流动分析与神经网络相结合对混流泵叶片进行了优化设计。在设计空间内根据实验设计理论安排神经网络的训练样本,选择径向基函数网络建立设计变量和目标函数间复杂的响应关系,利用遗传算法进行优化。针对研究对象设计变量较多、变化范围较大的问题,提出子系统优化的初步思想,即:将优化变量进行分类,对每类变量建立子系统,分别在子系统内进行局部优化,然后再考虑子系统之间的相互影响进行全局优化。对一混流泵的三元扭曲叶片进行优化,叶轮效率明显提高,从而验证了该方法的简便性与有效性。     

轴流压气机转子叶片的流固耦合分析

本文针对压气机转子叶片流固耦合问题,采用耦合平台MpCCI连接商业CFD软件FINE/Turbo与CSM软件ABAQUS模拟了设计转速下不同流量工况点的流固耦合问题,对比了流场定常计算与流固耦合非定常计算的结果,得到了叶片振动位移频谱振幅图以及效率和压比变化曲线。研究结果表明在失速点附近叶片振动对流场有显著影响,由此可以对压气机的颤振问题进行预测。