以高亚声速压气机叶型为研究对象,利用数值模拟手段研究了不同雷诺数Re条件下叶片近壁面分离泡结构和边界层发展的内在关联,基于Denton损失模型,揭示了低Re下压气机叶型性能退化内因;在此基础上,通过叶型改型设计,获得两种不同载荷分布的新叶型,对比分析了载荷分布对分离泡结构和叶型流动损失的影响。结果表明,Re从1.2×10^6降低到1.5×10^5时,吸力面分离泡长度增加11.2%轴向弦长,此时叶型边界层损失略有增加,而叶型尾迹损失增加接近150%,分离泡强烈的"位移效应"导致尾迹损失急剧增加是低Re下压气机叶型性能退化的主要原因;采用前加载叶型能够促使转捩提前发生,同时降低流向逆压梯度,有效抑制分离泡的形成和发展,改善低Re条件下高亚声速压气机叶型的气动性能。

[目的]在涡轮设计过程中需要充分考虑导叶开度变化对向心涡轮气动性能的影响。[方法]为此,利用数值模拟方法对某轴向进气式向心涡轮的内部流动进行模拟,分析−5°,0°和+5°这3种导叶开度下的涡轮气动性能。[结果]计算结果表明:改变导叶开度后涡轮效率较原型涡轮有所降低;并且随着落压比的不断增加,涡轮效率呈下降趋势。在设计工况下,原型涡轮的效率最高;减小导叶开度后,涡轮流量、效率均有所下降,并且叶轮流道内部流动损失也最大;增大导叶开度后,涡轮流量、功率增大,叶轮内部流动损失减小;但因为涡轮有较大的余速损失,所以其效率较原型涡轮略有降低。[结论]研究结果可为向心涡轮设计及性能优化提供参考。

为了获得冷态下径向冷却通道长度对新型跨流式气冷稳定器气动热力性能的影响,基于Navier-Stokes方程,对在额定工况下5组不同径向冷却通道长度的该气冷稳定器模型进行了三维流固耦合传热数值模拟研究,得到了气冷稳定器外部流场、径向稳定器外壁面的冷却效率、加力燃烧室热混合效率和总压恢复系数的变化规律。在研究的参数范围内,结果表明:径向冷却通道长度的增加,首先,加强了气冷稳定器后的湍流掺混,使得回流区内湍动能极大值增加了24.3%;其次,会减弱径向稳定器近中心锥处的外壁面冷却效果,导致径向稳定器迎风侧外壁面平均冷却效率降低了14.4%;随着径向冷却通道长度的增加,加力燃烧室沿程热混合效率分布曲线随之向上移动;加力燃烧室沿程总压恢复系数分布曲线随之向下移动,加力燃烧室出口总压恢复系数下降了0.23%。

针对脉冲爆震发动机涡轮部件对剧烈时变来流条件和爆震波的非定常响应问题,对脉冲爆震发动机典型工况下某单级涡轮开展了3维非定常数值仿真,详细讨论了脉冲爆震环境对涡轮流通能力、作功能力、流动损失、温度分布及受力等关键气热特征的影响。结果表明爆震波在导叶上游的传播和反射会显著影响涡轮的瞬态流通特征,导致涡轮进口流动在正向和逆向间反复变化;爆震波压缩作功使进口温度大幅升高,而导叶反射波则会使流体温度进一步升高,甚至超过来流温度的峰值;转静子叶片轴向间隙内呈现复杂的爆震波干涉与反射结构,在此影响下所研究的涡轮转子来流攻角变化范围超过100°,从而引起涡轮流通能力、流动结构及损失的剧烈时序变化;在爆震波的冲击下,涡轮导叶排瞬态轴向力超过涡轮稳态设计点的120倍,周向负荷超过稳态设计点的40倍,涡轮动...

以实际二氧化碳为工质,通过全三维黏性数值仿真模拟及试验研究的方法,对某闭式布雷顿循环系统的向心透平内部流动特性进行了详细研究。对透平内部10%、50%、90%叶高截面及30%、50%、70%流向截面的流动特性及流动损失进行总结。结果表明,数值仿真结果与试验结果吻和较好。随着叶轮转速不断提高,二氧化碳向心透平的稳定工作范围扩大,流通能力逐步增强。过大的进气攻角会造成动叶吸力面前缘出现流动分离,从而引发主流过膨胀,并沿流向出现逆压梯度。叶顶间隙泄漏流动是造成通道涡旋流动损失及叶片表面径向窜流损失的主要原因。研究成果可为以二氧化碳为工质的向心透平设计及变工况调节提供参考。

以某三级跨音速轴流压气机为研究对象,采用三维数值模拟计算方法对其在设计转速下进行了数值模拟,得到了压气机的特性曲线及总体性能。通过改变出口静压,得到了其在设计转速下的近设计点、近最高效率点、近失速点、近堵塞点并分析了压气机在典型工况下的内部流动特性。研究分析表明:近设计点、近最高效率点的流动情况较好,但效率较低。动叶前缘与叶片流道内的激波、转静子吸力面尾缘处的低能团、叶顶间隙的泄露流引发压气机的气动性能降低,进而造成压气机效率较低、流动损失加大。

为研究不同加速比对子午加速轴流风机气动性能的影响,选取加速比1.32,标号为C的风机作为模型参照,同时分别以加速比1.55、1.43、1.22和1.12的风机A、B、D、E作为比较对象。数值模拟研究结果表明:偏离最佳加速比设计点时,随着加速比不断增大,对风机内部流场的影响主要集中在导流锥侧面以及尾部的低压区,并且尾部的流动损失占据总损失的较大部分;加速比降低,涡流面积从导流锥尾部开始向动叶区扩散,与主流交互作用明显,风机性能大幅降低。不同的加速比影响叶片做功能力显著,风机的性能曲线分布呈现出以最佳加速比数值1.32为对称的两侧递减分布规律。

迷宫式调节阀具有独特的迷宫式盘片结构,在减缓或避免旁路系统中出现汽蚀、闪蒸、振动和噪声等不利影响时起重要作用。然而,盘片结构也会导致阀内流场变化复杂,流动损失加剧。介绍迷宫式调节阀的工作原理,建立调节阀仿真模型,通过流量系数和质量流量验证仿真模型的准确性。对不同阀口开度下的气动特性进行分析,并利用熵产率及熵产率体积分数对各开度下损失进行量化研究。结果表明:随着开度的减小,阀内速度整体呈减小的趋势,但压力并未呈线性变化;阀内低频段的速度波动,可能是导致阀内噪声和流致振动的重要原因;高损失区域主要集中在迷宫盘片的通流区域,而损失随着开度的增大呈规律性增大。

压缩机是蒸发循环制冷系统的核心部件,本研究采用FLUENT软件,调用真实气体模型并读取R134a物性参数,进行小流量离心式压缩机内部流动模拟分析,在一定程度上提升了模拟质量,并与试验进行对比,结果较为接近.分析表明：利用FLUENT软件进行小流量离心式制冷压缩机内部流动分析可行;所设计叶轮出口可能发生二次流现象;扩压器进口处流动不稳定,造成较大流动损失,且扩压器内部流动不均匀,最后给出相应优化意见.

针对某高压燃气涡轮导叶前缘开设三排气膜孔冷气掺混进行了数值模拟．气膜孔流向夹角均为90。，径向射流角分别为30°，45°，60°和90°。采用网格预处理技术划分网格。详细分析了冷却流量占主流1．25％条件下，前缘冷气喷射对导叶型面气动参数和冷却效率的影响，对比研究了不同冷气流量与流动损失、涡轮级效率之间的关联。计算结果表明：冷气径向喷射角减小，冷却孔附近区域的静压、马赫数振动幅度也减弱。冷却流量增加。叶片表面的温度随之降低，但温度降幅逐渐减小。总压损失系数和能量损失系数随着冷气流量的增大而增加。导叶进口流量和涡轮级效率随着冷却流量的增加而减小。