为了分析跨音速转子叶尖间隙高度对转子叶尖流场的影响,以某轴流压气机跨音级为研究对象,采用全三维数值模拟方法,探讨了设计点和近失速工况下叶尖泄漏涡与激波的相互作用现象及不同的间隙条件下叶尖泄漏涡的演化、发展规律。计算结果表明,与设计点相比,近失速工况下间隙泄漏涡在流场中的位置及其与叶片弦长的夹角基本不变,但其对激波的影响更大。此外,随着叶尖间隙的增大,叶尖泄漏涡的强度、尺寸和影响范围也会逐渐增加,降低叶片的扩压能力。

为了建立适用于工程设计的叶片抑颤方法,以一高压压气机转子叶片为对象开展了叶片颤振特性与其结构参数的关联性研究。采用基于相位延迟边界条件的能量法和特征值法对原转子叶片模型的气动弹性稳定性进行评估,通过分析近失速工况下的非定常气动功密度分布,对叶片安装角沿径向分布、弦长和叶尖间隙等设计参数进行调整,以明确各参数对气动弹性稳定性的影响,最终达到提高气动阻尼的目的。研究结果表明:叶尖间隙对气动阻尼的影响较大,安装角次之,弦长影响相对较小。叶片气动阻尼随叶尖间隙的变化并非单调,而是存在一个叶尖间隙使其气动阻尼最小,即叶片气动弹性稳定性最差。减小进口气流攻角和增加折合频率,能够提高气动阻尼,设计中可以通过调节安装角来减小气流攻角,增加弦长来增大折合频率。考虑到对叶片气动性能的影响,在调节...

提出了用折衍混合单透镜代替多普勒叶尖间距检测系统中的双胶合消色差透镜组。对折衍混合单透镜与双胶合消色差透镜的初级像差进行了分析,设计的折衍混合单透镜与双胶合消色差透镜组相比,像差明显减小,光斑位于艾里斑内;光斑半径的均方根达到0.127。从而大大地降低了系统的尺寸和重量,实现了系统的小型化要求。

为揭示机匣可磨耗涂层磨损造成的叶尖间隙和粗糙度变化对压气机气动性能的影响规律,针对不同刮磨形貌下Rotor 37转子性能进行了数值模拟研究。结果表明,压气机等熵效率和出口流量对刮磨间隙和粗糙度的变化较为敏感,降幅最高可达1.78%和0.83%,而压比变化不大;刮磨间隙深度增加,刮磨最深位置前移时,叶尖泄漏增强,泄漏流与上端壁附面层及主流相互作用演变为泄漏涡,与激波相互干涉,造成较大的叶尖损失;压气机气动性能受磨损区域粗糙度影响较小,虽然等熵效率对粗糙度变化较为敏感,但最大降幅也仅为0.38%。磨损区域粗糙度增加时,近壁区湍流波动加强且气流更易分离,引起叶尖泄漏流和叶片尾迹区域的流动结构变化,使压气机气动特性向低流量方向偏移。

目的:降低燃气电厂的机力通风逆流湿式冷却塔运行时的气动噪声。方法:针对冷却塔风扇因叶尖涡以及叶尖回流而产生的气动噪声,借助计算流体力学(CFD)和计算声学(CAA)相结合的方法对气动噪声的分布进行了数值模拟,并针对噪声源分布情况,设计了两种实验方案来减小叶顶间隙的气动噪声。结果:叶片叶尖处噪声最大为104.4 dB,而两种方案噪声A计权声压值分别降低了11.2 dBA和5.2 dBA。结论:仿真结果证实了噪声源主要分布在叶片叶尖和风筒之间;实验结果证明我们的两种方案均能有效地降低气动噪声。

由于叶尖间隙会降低叶轮机的工作效率,并且会增大噪声辐射强度,因此在叶轮机设计和运行过程中需要特别关注这一设计参数的具体影响。基于叶轮机单音噪声流场/声场混合预测模型,研究了不同转子叶尖间隙对单级轴流风扇气动性能和单音噪声强度的影响规律。研究发现,转子出口尾迹宽度和尾迹强度都随转子叶尖间隙的增大而增大,但是尾迹相位分布几乎没有改变,因此当尾迹与下游静子叶片干涉时,主要影响静子叶片表面的非定常载荷强度,而不会影响其主要的相位分布;2.5 mm的叶尖间隙(0.94%叶片高度)使得风扇流量减小了约2%,风扇效率下降了约1%,向前传播的1倍叶片通过频率(Blade Passing Frequency,BPF)单音噪声声功率级增大了1.5 dB,向后传播的1BPF单音噪声声功率级增大了0.7 dB;叶尖间隙变化对2BPF和3BPF对应的单音噪声强度影响都小于1 dB。

为了获取叶尖间隙对涡轮性能的影响规律,通过对某型发动机高压涡轮第1、2级叶尖间隙的主动调控,进行叶尖间隙对涡轮性能影响的试验研究。采用精密传感器对叶尖间隙进行测量,通过试验得到不同叶尖间隙下涡轮效率、换算流量、换算功以及出口流场的变化数据。结果表明:第1、2级叶尖间隙每增大1%,涡轮效率约降低0.58%~0.69%;存在1个叶尖间隙变化对涡轮效率影响较明显的敏感区;叶尖间隙变化对叶尖出口流场有明显影响。

为研究动叶间隙大小对压气机性能及流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、0. 5倍、1. 5倍及2倍设计间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,随着间隙增大,压气机效率及总压比下降。大间隙下泄漏流增强,导致动叶叶尖及其下游区域损失增加,压气机转子效率随间隙增大而线性下降;同时,泄漏流的增强也恶化了动静叶匹配,导致静叶上端壁产生额外损失,压气机级效率下降幅度大于转子效率。

为研究动叶间隙大小对轴流压气机近失速叶尖流动的影响,以一台高亚声速一级半压气机级为研究对象,在设计间隙、小间隙及2个大间隙下进行定常三维数值模拟。计算结果表明,设计间隙下压气机喘振裕度最大,随着间隙增大,裕度近似呈线性降低,失速形式由动叶吸力面分离引起的'叶尖失速'转变为'泄漏涡堵塞失速'。大间隙情况下,叶尖前缘附近发出的泄漏流形成松散的涡系结构,诱导中部及尾缘附近泄漏流共同形成回流及大量二次泄漏,堵塞转子通道进口,引起失速的发生。