高负荷轴流式电辅助增压器的初步设计与性能研究

为解决增压发动机涡轮迟滞效应所带来的环境和操纵性问题,从实际使用角度出发,参考国内外的设计技术标准,采用轴流压气机的形式,为大功率发动机设计了一款在设计工况点流量为0.53 kg/s、总压比为1.3、等熵效率为86.95%的电辅助增压器.通过全三维数值模拟方法,对电辅助增压器的性能进行计算,得到流场细节和设计转速下的性能曲线,并对设计工况点和近失速工况点的流动状态和造成流动损失的原因进行分析.     

叶顶间隙对喷水推进轴流泵空化性能影响

采用标准k-ε湍流模型和Mixture多相流模型对喷水推进轴流泵五种不同叶顶间隙下的流场进行数值模拟;并对其不同叶顶间隙下的空化性能进行分析。结果表明,随着装置空化余量的降低,空化最先在叶轮进口轮缘附近发生;然后逐渐向叶轮出口边、轮毂及压力面方向扩展开去。随叶顶间隙的增大,临界空化余量逐渐增大;且叶片吸力面空化面积增大,抗空化性能下降;叶顶间隙的存在导致叶轮出口轴向速度在靠近间隙的20%叶高区域降低;在相同装置空化余量下,叶轮出口轴向速度下降的速度随叶顶间隙值的增大而加快。     

船舶进气应急旁通装置的数值研究

采用三维定常与非定常数值模拟相结合的方法,考虑百叶窗、滤清器等结构的阻力影响,对某船舶进气系统进行仿真.从定常角度对应急装置开启角度、测点压差、面平均压差间的关系进行研究,找到临界压差阻力时,应急旁通门开启保证进气室前后压力损失在标准范围内的最小开启角度.在此基础上,采用非定常方法,对定常计算确定的最小开启角度条件下的进气系统流场进行求解,进一步验证所确定角度的正确性,并对测点压差的变化情况进行校核.     

跨音速涡轮平面叶栅气动性能试验研究

为研究某型涡轮叶片根部截面的平面叶栅在不同攻角和不同马赫数下的气动性能,采用风洞吹风试验对叶栅总损失特性、出口能量损失分布、叶片表面和壁面压力与马赫数分布等气动参数变化情况进行分析.结果表明,叶栅所采用的叶型具有较为明显的后部加载特性,叶栅能量损失在较宽攻角范围内保持较低水平,且随着出口等熵马赫数的变化呈现先减小后增大的变化规律.     

风向对甲板直升机旋翼流场结构的影响

采用数值模拟方法对船体与直升机旋翼的复合流场进行求解,研究了不同风向时复合流场的流线形态与湍动能分布、旋翼桨叶表面静压分布与旋翼升阻特性.数值模拟的正确性由缩比船模风洞试验验证.研究结果表明:旋翼流场与船体流场间存在相互干扰;侧风会增大复合流场的湍流范围,加剧旋翼周围流场的湍流强度和旋翼桨叶的挥舞振动;右舷15°风向条件不利于直升机的甲板悬停.     

吸力面翼刀高度对压气机环形叶栅流场的影响

为研究不同高度的吸力面翼刀对压气机环形叶栅流场结构及性能的影响,采用三维定常N-S方程和Realizablek-ε湍流模型,对CDA环形叶栅和同一叶展位置安装的4种不同高度吸力面翼刀的叶栅三维黏性流场进行数值模拟.结果表明:加装吸力面翼刀后,各方案叶栅端壁附近周向压力梯度减小,二次流动得到有效控制.各翼刀方案的叶展中部流动状况均较原型叶栅改善,分离线高度均显著降低.叶栅能量损失系数随吸力面翼刀高度的增加先减小后增大,在计算范围内,吸力面翼刀高度为3.3 mm的方案可较好控制环形叶栅内的二次流动.     

吸力面小翼对扩压叶栅间隙泄漏的影响

采用数值模拟方法对利用吸力面小翼方式控制压气机叶栅间隙流动进行研究。结果表明,附加吸力面小翼可以降低叶顶泄漏流速,削弱泄漏涡强度,使得泄漏涡区损失降低。不同宽度吸力面小翼在不同间隙下部可以较好地减少叶尖泄漏,在叶顶间隙为3.3%叶高时,附加相对宽度为0.5的吸力面小翼可使损失降低4.7%。叶顶压差的降低及对泄漏涡结构的改变是吸力面小翼降低泄漏掺混损失的主要原因。     

不同长度端壁翼刀对跨声速压气机叶栅二次流影响的数值研究

对可控扩散叶型(CDA)环形叶栅和4种具有不同长度和流向位置的端壁翼刀叶栅内的三维黏性流场进行了数值模拟。结果表明:较长翼刀对气流横向流动的阻断作用较强,较短翼刀产生的附加损失较小;加装翼刀后叶栅中部气流流动状况显著改善,但端壁附近损失有所增加;翼刀加装在流道前部比后部更有利于降低总能量损失,占据前1/2流道的翼刀方案为本文最佳翼刀方案,使叶栅总能量损失比原型叶栅低2.2%。