[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。

为改善某混流式水轮机过流部件的流态,提升机组出力。提出了对转轮叶片进行割边的改造方法。在设计工况下,分别建立割边前、后的机组全流道模型,通过对比二者的CFD流场特性和出力情况,验证改造效果。最后,对改造方案进行了模型试验。结果表明,经叶片割边后的机组,虽然效率略有下降,但调整导叶开度至越大,机组的出力越显著提高。同时,叶片的抗汽蚀性有所增强,过流部件中的水流流态也有一定程度的改善。由此可知,采用转轮叶片割边的改造措施,是一种较为经济实用的优化设计方案。

采用“两圆弧十直线”的设计方法设计了有效直径370mm的新型轴流导叶可调液力变矩器循环圆；运用等倾角射影法设计了新型轴流导叶可调液力变矩器各叶轮叶片的叶形，并给出了其总体结构。为了实现导轮叶片的转动，设计了导叶调节机构和导轮内外环结构，阐述了实现导轮叶片转动的过程，并定义了导叶开度的变化范围。运用CFD方法对所设计的新型轴流导叶可调液力变矩器进行数值模拟计算，获得了其原始特性，并对其特性进行了分析。由分析可知，通过调节导叶开度的变化能够实现轴流导叶可调液力变矩器能容的连续可控。由于其连续可控的能容特性，在与发动机共同工作时能够实现动态匹配，进而提高整机性能。