短周期涡轮试验数据不确定度分析

为了评估短周期涡轮性能试验测量精度以及非稳态效应对其的影响,本文结合适当的扩展不确定度模型对涡轮效率及进口折合质量流量的测量不确定度进行了计算及分析。研究结果表明:短周期涡轮试验台特有的非稳态效应对效率测量不确定度的影响小于1.12%;涡轮进口马赫数对测量不确定度影响最大,流量测量不确定度与涡轮进口马赫数平方近似呈反比例关系,效率测量不确定度亦随其减小而迅速增大。研究发现对于涡轮进口马赫数小于0.158的工况,效率测量不确定度将不符合HB 7081-1994要求。针对此类工况,出于提高流量及效率测量精度的目的,研究了利用差压传感器测量涡轮进口动压进而计算流量的方法,结果表明该方法的效率及流量测量不确定度比使用总、静压传感器测量流量这种方法可分别减小58%及73%以上,且其均不随马赫数减小而增大。进一步的分析表明,对于马赫数小于0.158的工况,应采用该方案进行流量测量。     

克尔介质中脉冲宽度对瞬态热光非线性效应的影响

在纳秒时域，研究了激光脉冲宽度变化对克尔介质中瞬态热光非 线性效应的影响.通过不同脉冲宽度τp下得到的二硫化碳 苯胺黑溶液的Z_scan实验结果，对瞬态热光非线性效应和光克尔效应的共存过程进行了分析 .随着脉冲宽度的增加，观察到了热光非线性效应从瞬态到稳态变化过程和Z_scan峰谷特性 的转变.同时，从声波的传播方程和光波的非线性传播方程出发，用数值计算方法模拟了这 一非线性过程，结果表明数值模拟结果和实验结果是相符的. 关键词： 瞬态热光非线性效应 脉冲宽度 Z_scan 克尔效应     

涡轮转速对无导叶对转涡轮流动特性的影响

为了探究无导叶对转涡轮在不同涡轮转速下的流动特性,运用CFD方法对某无导叶对转涡轮模型级的流场进行了三维定常多叶片排的数值模拟.结果表明,涡轮转速的变化对无导叶对转涡轮的喉部位置基本没有影响;随涡轮转速的升高,高压动叶内的激波损失增大,低压动叶内的激波损失减小,源生于低压动叶吸力面上的激波沿吸力面向尾缘移动;对于远离设计点的非设计工况,流动分离损失及低压动叶中的激波损失构成了对转涡轮损失中的主体;涡轮转速的变化对高低压动叶出口气流角及高压动叶出口马赫数的影响作用较大;高低压涡轮出功比、对转涡轮的总功率及等熵效率均随涡轮转速的增大而增大.     

轴向间距对时序效应影响的研究

通过数值模拟研究了叶排间轴向间距对1.5级涡轮叶栅时序效应的影响。结果表明,轴向间距对时序效应有很 大影响,涡轮效率的变化幅度以及效率极值出现的位置都发生了明显改变。     

IET短周期涡轮实验台模拟高空涡轮性能试验研究

本文介绍了中国科学院工程热物理研究所(IET)短周期涡轮实验台的结构、特点和试验过程,参照高空台对航空发动机模拟高空试验的要求,对短周期涡轮试验台和长周期高空台发动机模拟试验进行了比较,探讨了利用短周期实验台进行模拟高空涡轮性能试验的可行性.通过一个低压模型涡轮的试验,验证了本实验台在进行涡轮模拟高空性能试验方面的功能和可信性,从而拓展了本实验台的使用领域.试验获得的模型涡轮的设计点性能以及变工况特性,为研究低雷诺数条件下涡轮内部流动机理和设计提供了丰富的实验数据.     

低速轴流涡轮非定常数值模拟的非线性谐波法

本文介绍了旋转机械非定常数值模拟的非线性谐波方法,并对某低速轴流涡轮的流场进行了数值模拟,获得了该涡轮通道内的非定常流场结构.在与实验结果及定常计算结果对比确认的基础上,分析了该涡轮动静叶间干涉与非定常流动特性,并比较了谐波阶数和工质的压缩性对计算结果的影响.研究结果表明,非线性谐波方法可有效地模拟动静非定常干涉.     

叶型偏差对整机环境中涡轮性能的影响

叶型加工和装配的误差可能会对涡轮部件乃至发动机整机的性能产生显著的影响。本文针对某整机环境中的涡轮部件,采用数值模拟结合实验的方法,研究了涡轮叶型偏差对其气动性能的影响。结果表明:在整机环境中,叶型偏差首先导致涡轮部件气动性能的微小变化,而整台发动机的工作点随之改变,导致涡轮部件的来流条件、各级涡轮的转速和速度三角形以及其内部的流动细节均会发生明显的变化,最终叶型偏差对涡轮部件气动性能的影响被显著放大。     

非设计工况下1＋1／2对转涡轮性能研究

为了研究和改善1 1/2对转涡轮性能,本文对1 1/2对转涡轮两种转速下不同落压比共16种工况进行了数值研究,并与实验结果进行了对照.结果表明近设计工况下计算结果和实验值吻合较好.1 1/2对转涡轮出口背压对高压转子性能影响较小,对低压转子性能影响较大,这导致变工况下1 1/2对转涡轮高低压轴出功比变化较大.通过对某典型非设计工况和设计工况下的流场结构的分析发现非设计工况下1 1/2对转涡轮高压动叶中发生了明显的流动分离.高低压动叶不能很好地匹配,需要采取合理的流动控制措施去改善已有1 1/2对转涡轮的变工况性能.     

异相脉冲进气混流涡轮非定常特性数值模拟

车用增压器双通道涡轮进口气流是脉动不同步变化的,基于稳态方法设计的涡轮在实际运行条件下的性能与其稳态性能存在差异。为了解异相脉冲进气条件下涡轮性能,改善涡轮与发动机的匹配,本文使用数值模拟的方法对最大扭矩工况对应的40 Hz脉冲频率进气条件下涡轮内部流场进行了研究。结果表明:涡轮入口两个通道内压力越不均衡,涡轮的效率和流通能力越低,叶轮入口攻角变化对叶轮流场影响很大,进口攻角随叶高变化,且与涡轮级入口压力水平有关,脉冲波还会影响吸力面的气体分离涡团。     

对短周期风洞中二维涡轮叶栅的非定常数值模拟

了对短周期风洞实验中,实验段建立起周期性稳定流动的时间进行估算,以便在实验中把握测量时间,保证测量数据的有效性和推确性,本文采用显式时间推进方法求解二维Ｅｕｌｅｒ方程对短周期风洞中二维涡轮叶栅的非定常流动进行了模拟。除预测建立起周期性稳定流动过程中的流场特征和达到周期性稳定流动所需的时间外,对叶片的升力等冲击载荷在建立起周期性稳定流动过程中的变化也进行了估算,为三维涡轮部件瞬态实验方案的规划和实验设备的研制提供帮助