叶型几何设计弱化叶片外表面换热的作用

本文采用γ-Re_θ湍流转捩模型,数值模拟了两组不同叶型的涡轮叶栅表面的表面换热系数。结果证明:1)数值计算正确地预测了转捩发生位置,保证了表面换热系数模拟的可靠性;2)由于叶片型线的差异,叶片表面流动的转捩位置也不同。控制叶片表面边界层流动状态,推迟流动转捩,能够降低叶片热负荷。在相同进、出口气流条件下,选择不同的叶栅造型参数,可以调整所产生的涡轮叶型,从而增强或弱化叶片表面的换热。     

非均匀叶顶间隙对轴流泵流动激励力的影响分析

叶轮涡动将引起轴流泵叶轮顶部间隙沿周向不均匀,从而导致附加的流动激励和噪声。本文利用计算流体力学方法模拟不同偏心度条件和流动工况下的轴流泵非定常流场,研究运行工况和周向非均匀间隙对泵内三类流动激励力的影响。数值结果表明:在同一偏心度下,流量的减小均会引起三类激励力脉动增加且脉动峰值朝低频方向偏移。随着叶轮偏心度的增加,三类激励力的幅值增加,且轴频信号逐渐占主导,从偏心度0增至60%,轴频幅值增量在10倍级左右。数值结果还发现:由于非均匀叶顶间隙非对称效应,壳壁激励力脉动最大值并不出现在最小间隙处,而是出现在偏离最小间隙约60°左右的位置。     

基于气动反问题的风力机翼型优化设计

翼型气动优化设计的核心在于快速、准确的流动性能分析与快速、可靠的寻优算法。本文提出通过控制翼型表面预期流动分布,应用气动反问题方法,求解性能优化的翼型气动设计新方法。本文的翼型流动分析是基于位势流动与边界层积分方程的迭代解法。气动参数寻优采用了基于多变量搜索的加速POWELL算法,在确定的参数空间内,遍历搜索最佳性能点,可以保证最终优化解的全局性。气动反问题求解采用了壁面喷吸气模型。计算案例表明,本文方法的计算时间少,在流动不分离时具有与RANS同等计算精度,为快速开发低速风力机翼型提供了一个有效的设计方法。     

一种可压缩与不可压缩气体流动的统一算法及其应用

本文采用伪时间变化率项及其"预处理"矩阵,并结合LU-SGS离散格式,发展了可压缩与不可压缩气体流动求解的统一算法.该方法有效地消除了采用可压缩方法求解低速流动时容易产生的"刚性"问题,减小了由于压力项在低速情况下产生的舍入误差.同时,在求解低速与高速并存的流场流动时,无需进行预处理矩阵的转换,实现了可压缩与不可压缩气体流动的统一理论求解.作为算法有效性的验证,本文分别计算了低速、高速、高低速混合流动的典型算例.计算值的验证结果比较表明,对求解马赫数大范围变化情况下的流场,具有很好的收敛性与稳定性,而且收敛速度基本不受流动速度的影响.这个算法程序为今后发展用于燃烧反应流动和密度梯度驱动流动的分析建立了方法基础.     

劈缝射流尾迹特征的实验研究

本文以简化透平叶片模型为对象,采用热线风速仪和粒子图像测速技术研究了尾缘劈缝射流尾迹结构,结合本征正交分解方法分析了不同射流速度比对尾迹时均特性、脉动特性以及旋涡运动特性的影响规律。结果表明:低动量射流时下板上表面流体分离,该侧剪切层在尾迹中振荡,影响旋涡配对和输运机制,模态中出现特殊带状结构;随射流速比增大,最大尺度旋涡强度增大,促进射流与主流剪切掺混,尾迹速度亏损更快被弥补,高阶频率脉动结构减少,动能损失小,因此在劈缝射流中应避免采用低动量射流。     

透平叶栅模化时粗糙度和雷诺数对性能的影响及修正方法

基于平板边界层理论和对流换热的雷诺比拟关系,通过粗糙度和雷诺数对表面摩擦因子f的影响规律,建立了透平叶栅模化实验的叶型损失系数ω和表面平均换热系数(h)与f之间的修正关联式.对比模化叶型与实验叶型的数值分析结果,在选定参数范围内,ω和(h)与f之间呈现良好的相关性,采用近似线性关系修正实验模型的叶型损失和平均表面换热系...     

离心压气机叶轮的"可控涡"设计及其CFD比较分析

根据准三维气动没计方法,用Bezier曲线构造叶轮子午流道,样条曲线控制环量沿子午面流线的分布规律,气动设计离心式叶轮。通过CFD数值模拟对设计叶轮性能分析比较,结果表明利用准三维设计与三维流动分析相结合的途径是一种比较方便实用的设计方法,且控制参数(环量)的给定未必一定受库塔条件的限制。