任意旋成面叶栅边界层和损失计算

本文应用变分有限元方法和边界层理论对实际叶栅内部流场进行了数值计算,求出了中心势流场的速度和压力分布、型面边界层特征参数、叶栅损失系数及型面摩擦损失系数。计算结果与实验数据吻合较好。文中所建立的方法和编制的计算程序可用于对轴流式或离心式叶栅进行计算,并以此判断叶栅性能优劣,改善叶型和设计高效叶栅,减少不必要的试验经费。     

任意旋成面叶栅B类气动杂交命题周角函数型变分有限元解

本文建立了任意旋成面叶栅B型周角函数变分有限元方法,并成功地应用于轴流叶栅和离心叶栅的气动设计计算,从而可使叶型设计建立在更加科学和合理的基础之上。     

透平平面叶栅大负攻角分离流的研究

为了研究透平叶栅大负攻角分离流动的性质,在平面叶栅风洞上对叶栅流道内部及出口半叶高处的流场作了细致的测量,并测得了相应叶高处的叶型表面静压分布。用流动显示方法确定了叶型压力面上的分离区,初步拟出了分离流流型,并用二维时间推进法计算了无分离及有分离时的流场,得到了与实测值较为吻合的叶型表面静压分布及其它流动参数的分布。     

多分流叶栅S_1旋成流面上的气动正命题有限元新解法及试验研究

分流叶栅或串列叶栅的流场计算和试验研究是透平机械S_1流面问題中的一个重要课题。但求解分流叶栅或串列叶栅的气动正命题是比较困难的,主要在于确定准确的出气角和绕分流叶片的环量值或者分流比。本文在用有限元素法求解多分流叶栅或串列叶栅S_1任意旋成流面上的气动正命题时,把绕叶片的环量位作为无节点的自变量进行直接求解,而不是把它作为一个强加边界条件来处理,从而避免了以前为使叶片尾缘满足广义库塔条件所需的迭代过程。计算与实验结果吻合良好。本文还用自编的程序对多分流叶柵进行了多方案的计算,提出了一种气动性能较好的汽轮机高压隔板多分流叶栅设计,并对这种多分流叶栅和带不同加强筋的叶栅进行了静吹风试验,试验结果表明,这种多分流叶栅比原来带加强筋叶栅的流动损失明显下降。     

带扩口叶栅喷嘴预旋系统流动特性数值研究

为进一步优化航空发动机径向预旋系统性能,基于叶栅型喷嘴提出带扩口型的叶栅喷嘴,采用数值计算方法对比扩口叶栅喷嘴与传统叶栅型喷嘴在径向预旋系统中的温降流阻特性,根据计算结果得到:扩口叶栅喷嘴的出口气流速度、流量系数均高于叶栅喷嘴,系统进出口压比为2.1时,扩口叶栅喷嘴的预旋系统量纲为一的温降系数比传统叶栅喷嘴高8.15%左右,系统出口旋流比高于传统叶栅喷嘴2.84%。     

涡轮增压器压气机叶栅S_1流面的气动计算及结果分析

本文在文献[1]和文献[3]的基础上对无锡动力机厂提供的11GJ及110J型涡轮增压器离心式压气机叶栅S_1流面的气动特性进行计算。计算结果分析表明:110J型叶栅气动特性优于11GJ型叶栅,与实际试验所得结果——110J型效率(74%)高于11GJ型(72%)相吻合。文章对出气角β_2、分流片环量Γ_I及栅后区长度的选取等提出自己的观点,尤其对难以估计的出气角β_2作了较详细的论述,且经多种涡轮、压气机和风机等叶轮机械的实例计算均行之有效。     

任意旋成面上带分流叶片叶栅气动正命题的有限元解(流函数形式)

本文应用八节点等参数元对任意旋成面上带有分流叶片叶栅的气动正命题变分公式进行有限元展开。用迭代法求解所得的非线性方程组,解出流函数场,进而求得速度场。编制了能自动划分网格的719机计算程序。对NASA叶片进行了实例计算。计算结果表明,本文建立的计算方法和程序,只需将分流叶片数给为零,即可计算不带分流叶片的任意旋成面叶栅流场。文中对不同叶片数的叶栅进行了计算,并给出了叶片上速度分布曲线。     

叶型气动设计的杂交型方法计算软件

将建立在气体动力学变分原理基础上的叶栅气动正问题与杂交问题有限元计算程序加以组合，构成一种具有特色的叶片型线气动设计软件，使叶栅的气动计算、叶型的设计修改以及两者的相互校核可以方便进行．采用Visual Basic和Visual Fortran混合语言编写界面操作程序，并与图像显示软件相结合，提高了设计计算过程的直观性与可操作性．     

多分流喷咀叶栅气动变分有限元分析

在蒸汽透平的高压级中,喷咀叶栅的高宽比相当小,一般l/B<1,端损比较严重。为了减少这种损失,本文提出一种新的由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构,以改善高压级喷咀叶栅的气动性能。为了对这种多分流喷咀叶栅进行全流场计算,本文采用了较先进的气动变分有限元方法。以国产30万千瓦机组高压第一压力级为例,对实际运行的带矩形加强筋的窜喷咀结构,带锥形加强筋的窄喷咀结构以及由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅结构进行了全流场的气动有限元计算。从计算所得的速度分布曲线可知,带矩形加强筋的窄喷咀结构的气动性能最差,而由主、分流叶片组成的多分流喷咀叶栅的气动性能最好,它是改善蒸汽透平高压级热经济性的有效途径。     

轴流式叶栅内部流动变工况性能的计算分析

应用有限元方法求解不可压黏性流动Ｎ－Ｓ耦合方程，对ＮＡＣＡ叶型的叶栅在不同冲角的条件下，叶栅内部的流动作了较为完整的计算分析。结果包括叶片表面的压力分布、叶片表面法向的速度分布以及表面摩擦系数。在计算中，采用了Ｂａｌｄｗｉｎ－Ｌｏｍａｘ湍流模型和壁面函数以提高计算的速度。结果表明：冲角不仅对叶片表面的压力分布，而且对叶片附近的流动状态，特别是在叶栅流道的后半部，有很大的影响。     

300MW汽轮机中压缸多级叶片气动设计与分析

为了改进某汽轮机中压缸的气动性能，对其前3级的直静叶设计提出反扭或弯扭等多种改型方案，并运用计算流体力学（CFD）方法对原方案和改型方案的内部流场进行了数值模拟．根据计算结果分析了不同方案下的级内流动特性和气流参数变化，给出了各方案下的多级效率．计算结果表明，静叶扭转减小了动叶的相对进气角，从而使多级效率有所提高．静叶的弯曲改型对多级效率的影响不明显，但能改善叶间流场的分布形态．     

涡轮流量计的二元流动理论模型

本文应用二元边界层理论的动量积分关系式导出了作用于涡轮流量计叶片上粘性摩擦阻力矩T_(fb)的理论模型。并给出应用二元叶栅理论所获得的涡轮流量计驱动力矩T_d的表达式。计算表明作用于叶片上的粘性摩擦阻力矩的大小具有与驱动力矩相同的数量级。文章还应用流体力学基本理论给出了涡轮流量计的轮壳阻力矩T_(fh)、阻力矩T_(ft)、轴承阻力矩T_(fj)和轮壳端面阻力矩T_(fe)的计算公式。计算表明,叶顶其中轮壳阻力矩比其他阻力矩(除粘性摩擦阻力矩之外)均大一个数量级以上。文章又通过涡轮流量计的平衡方程式计算出涡轮流量计的仪表常数。结果表明,计算值与实测值甚为吻合。     

离心压缩机叶轮的气动设计及其数值模拟

根据准三维气动设计方法，用Bezier曲线作为环量的控制手段，设计了3类典型的离心式叶轮．通过数值模拟的方法对其性能进行分析比较，结果表明，后部加载型式的叶轮性能优于其他两类加载型式的叶轮性能，并且通过利用Bezier多项式控制环量可以达到灵活控制叶片载荷的目的．     

非光滑叶片对叶栅气动特性影响的实验研究

在低速平面叶栅风洞中对光滑叶片及3种非光滑叶片进行了实验研究,分析了非光滑叶片对叶栅出口流动特性的影响。实验结果表明,采用非光滑叶片改变了叶栅出口旋涡结构及流动分布,使叶栅出口的流场趋于均匀,叶片可以随更大的负荷。     

发酵罐内流场的数值模拟及桨叶优化

针对目前斜叶桨餐厨垃圾厌氧发酵罐存在搅拌能耗高、流场混合效果差等问题设计了新型轴流式搅拌桨( axial-flow impeller,AFI)。采用FLUENT软件对斜叶桨和AFI桨发酵罐内流场进行数值模拟,通过斜叶桨发酵罐单相水体系时搅拌功率计算值与模拟值的比较验证数值模拟的可靠性,并对比2种发酵罐中单相流场分布、固相体积分数分布和功率消耗情况。结果表明：单相水体系时,AFI桨改善了发酵罐内流场结构,搅拌功率较斜叶桨下降40. 39%;固液体系时,AFI桨发酵罐内固相体积分数分布更为均匀,罐底沉积现象不明显,搅拌功率较斜叶桨下降17. 37%。研究结果为餐厨垃圾厌氧发酵罐搅拌桨的设计与选择提供参考。     

压气机叶片的固有频率测试和有限元计算

主要叙述了压气机叶片的固有频率测试技术和先进的有限元计算方法.固有频率测试采用了频率跟踪和振幅自动控制技术,确保叶片始终处于共振状态.有限元计算中使用的是8节点40自由度超参数壳体单元,计算结果和试验结果获得了令人满意的一致.     

叶根阻尼对叶片振动的影响

本文用有限单元法,对两种模型叶片,计算了叶根阻尼对叶片共振振幅的影响,以及叶根弹性和接触情况对叶片固有频率的影响。本文把叶根和轮缘之间的振动滑移看成是动力接触问题,将静力问题中的接触条件推广到动力问题,并提出了解法。本文用平面应变单元和平板单元对整个叶片进行离散,并导出了用于连接平面单元和梁(平板)单元的过渡单元的位移模式和座标变换式。本文还根据模态综合法的基本思想,提出了一种缩减自由度的方法,得到了比较满意的结果。最后进行了实验验征。     

机翼和任意族成面叶栅气动正命题的新提法及其变分有限元解法

本文给出了机翼和任意旋成面叶栅流动的正命题（势函数的定解问题）的新提法及其变分有限元解法．将机翼的Ｋｕｔｔａ条件及叶栅主、分流叶片的广义Ｋ－Ｊ条件作为本质边界条件，可以有效地处理机翼和叶栅中分流叶片的割缝条件以及主流叶片的下游周期性条件，避免了传统方法中反复调整机翼及分流叶片环量、叶栅出口气流角以满足Ｋ－Ｊ条件的人工方法，实现了程序自动化，提高了计算速度．