基于控制变量法对某跨音速离心压气机进行数值模拟,研究了叶轮尾缘叶间隙改变对其气动性能的影响。仅改变该离心叶轮的尾缘叶顶间隙,在设计转速下进行全三维黏性数值模拟,对相关气动参数进行分析。计算结果表明,相较于小流量工况,尾缘叶顶间隙的改变对离心压气机大流量工况的气动性能影响更大;在设计流量下,离心叶轮的压比、效率与叶轮尾缘出口间隙大小之间具有一定的线性关系,随着叶尖间隙增大,叶轮叶尖泄漏流的强度明显增强,导致叶轮的增压能力下降。

为研究应用于燃气轮机余热回收系统的超临界CO2(SCO2)径流式透平整机性能,基于RANS(雷诺时均)模型,对透平整机系统内部流场进行数值模拟,获得了SCO2径流式透平整机在起动、升速、自持及额定工况下的运行情况,并针对出口压力变化分析了透平非设计工况下的性能。模拟结果表明透平起动工况下会发生运行失稳,产生“倒吸”现象且通道内出现大面积的低速区域,但随转速增加流动趋于稳定;叶顶间隙的泄漏流会对透平的性能产生不利影响,额定工况下0.5 mm的间隙使透平减少近47 kW的功率输出,等熵效率降低6%左右;轮背密封可以起到良好密封作用,密封引入气还提高了透平整机的功率和效率;在偏离设计点工况运行时,透平可以有效应对出口压力的变化;通过对比简化通道和全周通道的仿真数据,透平轴功率和等熵效率的误差均在0.5%以内,可知应用简化通道模型仿...

为研究叶顶间隙的改变对半开式叶轮离心泵内部流场及性能的影响,选取某半开式叶轮离心泵进行全流道数值模拟。结果表明,不同相对间隙下叶轮内压力变化大体趋势一致,沿着叶轮进口到叶轮出口等压线周向呈均匀分布,且总压由叶轮进口向出口逐渐递增;随着相对间隙值增大,沿圆周方向叶轮流道内压力梯度逐渐减小,由于叶顶间隙增大使叶轮流道中高压流体沿着轴向的泄漏量增加引起叶片做功能力减弱,叶轮叶片出口处局部高压区逐渐减弱。在同一径向位置间隙层中靠近叶片工作面附近流体压力较背面大,且在叶片工作面与背面两侧间隙层存在较大的压力梯度。间隙层出口处存在局部高压区,随着间隙值的增大该局部高压区有所减弱,不同相对间隙值下相对速度沿径向均匀增大。叶轮轴向截面内存在着回流、绕流等不稳定流动,轴向截面中有明显的回流涡...

为了揭示受叶顶间隙几何不确定性影响的离心叶轮气动性能和内部流场变化规律,采用非嵌入式多项式混沌（NIPC）法并结合计算流体力学方法,以Krain离心叶轮为例,研究了叶顶间隙服从高斯分布时的叶轮效率、压比性能统计变化规律,并从叶轮出口流动不均匀性、相对马赫数分布、载荷分布等角度探究其物理机制。结果表明：不同流量工况下,Krain叶轮效率和压比的不确定带大小相当;小流量工况下,叶轮出口流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感度较强;大流量工况下,叶轮进口及吸力面附近流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感程度较强。研究结果有利于深刻认识叶顶间隙几何不确定性对离心叶轮气动性能和内部流场的影响,同时为深入开展流体机械不确定性流动分析研究提供了一定的理论指导。

针对一跨音速压气机转子，分别在动叶顶部相对间隙为0%，0.1%，0.5%，1%，1.5%，2%的六种情况进行了数值模拟。计算结果表明，间隙的存在使得转子性能如压比、效率有所下降，但适当间隙的存在使得转子喘振点往小流量点大幅迁移，又有效提升了转子的工作范围。此外，分析了由于叶顶间隙的存在使得转子工作范围增加的原因，并指出无论是否存在间隙，针对跨音速压气机转子，其进入喘振的根本原因都是由于堵塞作用使得弓形激波连同流道激波一起被推向流道上游造成的，而其中堵塞作用却是由端壁附面层发展与迁徙、叶顶泄漏流动、激波与附面层之间相互作用的共同结果。

通过 CFD 技术，分析了不同流量系数下叶顶间隙对离心压缩机模型级性能的影响。结果表明，对于中、小流量系数模型级，叶顶间隙越大，其效率曲线下降越大，而对于大流量系数模型级，有一定的叶顶间隙可改善叶轮内流场，反而有利于离心压缩机效率性能。无论何种流量系数模型级，存在一定的叶顶间隙则可提升能头曲线。

离心泵叶顶间隙大小对其出口压力和流量性能影响较大,合理的叶顶装配间隙非常重要。结合生产实践,该文总结了一些叶顶间隙的测量方法,以最小的误差测得叶顶间隙值,为装调和试验提供可靠依据。

叶轮偏心引起的叶顶间隙气流激振影响透平轮机械的安全运行，运用CFD理论研究了气流激振问题，通过Fluent软件对轴流引风机的一级带偏心叶轮的内部流场的数值模拟，计算出了该级叶轮由于叶轮偏心引起的叶顶间隙静态气流激振力，该数值模拟计算结果与理论计算结果取得了较好的一致。通过改变叶轮的叶顶间隙、偏心距以及转速，可以发现由叶轮偏心引起的叶顶间隙静态气流激振力F与叶顶间隙δ成反比，与叶轮偏心距e、转速n成正比。

采用CFD计算软件CFX11．0，基于标准的k—ε紊流模型和SIMPLEC算法，对带间隙的轴流泵的内部流场进行了数值模拟。研究和分析丁0、1、1．5、2和2．5mm五种不同径向间隙对轴流泵的能量特性的影响，并进行了性能预估。本次数值模拟捕捉到了叶顶间隙泄漏流动和间隙泄漏涡，并通过分析得出了间隙泄漏涡是由于间隙泄漏流与主流发生卷吸而形成的。

针对服务于航天低温循环系统的半开式复合叶轮离心泵效能利用率低的问题研讨了其内流场在3种不同叶顶间隙下的工作情况。应用ANSYSY-Fluent软件对3种不同叶顶间隙的流场进行三维定常全流场数值模拟得出3种叶顶间隙对离心泵内流特性的影响规律。通过对实物泵的水力特性试验以及试验结果与数值模拟结果对比分析得出叶顶间隙是半开式离心泵存在能量损耗原因之一减小叶顶间隙有利于提高效能利用率并确认了试验数值模拟的可靠性。