为了研究大子午扩张低压涡轮变工况下的流动性能,分别对大子午扩张低压涡轮的两套不同的扇形叶栅进行气动实验研究。在设计进口气流角条件下,分别进行不同高亚声速马赫数出口变工况实验研究;在出口马赫数不变的条件下,完成变攻角实验。分析了大子午叶栅流动损失特点和二次流的影响规律。结果表明:大子午扩张实验叶栅出口存在两个明显的高损失通道涡,上通道涡位于展向1/3位置,远离上端壁,且强度明显大于下通道涡。随着马赫数增加,叶栅出口流动损失增加了15%。大子午扩张涡轮端壁曲率影响近端壁叶片的压强分布和变工况敏感性,优化端壁曲率将有助于流动状态的改善。

采用多叶片排网格生成技术,利用实质为标准k-w模型的改进型BSL双方程湍流模型对一个四级低压动力涡轮进行了数值模拟,其中多叶片排间参数传递采用'混合平面'方法.通过设计工况下计算结果和设计参数的对比,分析了此型多级涡轮的气动特点.末级导叶正弯优化设计显示弯叶片提高了此型多级涡轮的通流性能,同时也表明了弯叶片优化设计时进行多级黏性流匹配计算的必要性.

为了探究绊线对大子午扩张涡轮端壁边界层分离和马蹄涡的削弱效果,分析绊线对大子午扩张涡轮端壁传热特性的影响,针对1.5级涡轮应用SST湍流模型对端壁流动进行精细捕捉,并进行了气动和传热的有效性实验验证。结果显示绊线减弱了叶片前缘驻点高压区,使得上端壁分离点位置提前。绊线增强了来自涡轮动叶的泄漏涡强度,但极大地削弱上通道涡。此外,中间位置绊线使得总压损失降低了2.28%。叶片前缘热负荷增加,Trip(5.3%E)绊线使得叶片表面热通量降低1.66%。大体上讲,绊线的引入减小了大子午扩张涡轮通道涡等二次流的影响,优化了大子午扩张涡轮的流场,降低了叶片表面换热量。

为了降低大子午扩张涡轮端区二次流损失和流动损失,同时降低过渡段缩短对涡轮性能的影响,对具有大子午扩张低压涡轮过渡段的紧凑过渡段设计进行气动分析,设计的紧凑型过渡段径向长度减小了30%,分析涡轮带原始过渡段和缩短后的紧凑型过渡段的气动性能和流场状态。并对涡轮静叶采用正交化设计,初步探索正交化设计对大子午扩张涡轮紧凑过渡段的流动性能的影响。研究发现,紧凑型的过渡段增加了气动损失,但涡轮静叶采用正交化设计后,整体效率提高了1.32%;正交化设计也能够改善叶片表面的压力分布,吸力面低压核心区从两个减少到一个;流道出口损失降低,涡轮整体气动性能提高。

在航空发动机吞入雨水过程中,水滴的吸入会影响压气机的气动并引起动力学变化。本文以Rotor67为研究对象,针对不同吞雨量和颗粒尺寸进行了数值计算。计算结果表明:水滴在跟随气流进入压气机会影响压气机的总压比、总温比和气流速度沿叶高方向的变化规律,并恶化压气机的流场,使工作点向左移动。水滴的进入还会降低压气机的总温比、总压比和质量流量。水滴不断地撞击叶片表面,会增加压气机的轴向扭矩。在吞雨量为5%,直径分别为200μm和600μm的情况下,压气机的稳定工作范围分别降低了36.5%和34.7%,喘振裕度分别降低了51.2%和48.9%。

为探究受涡轮动、静叶片单独及共同作用下的轮缘密封结构封严与入侵的精细流动机理,通过SST湍流模型,对处于无叶片、仅存在动叶、仅存在静叶、动静叶均存在的4个不同环境中的典型轴向密封结构进行非定常数值模拟。结果表明:动、静叶片通过改变轮缘密封间隙出口处高、低压区之间的面积与压差,和增加间隙内的再循环及泰勒-库特型流动强度,以及使盘腔内回流涡的位置沿径向下移等方式对间隙和盘腔内的封严性能产生负面影响;且动叶的存在可抬高出流冷气进入主流时的径向高度,静叶的存在可导致入侵区中大尺度间隙涡的出现并使其在近静盘顶部位置的封严性能急剧恶化;相比于无叶片结构,受动、静叶单独及共同作用的间隙中部的最小封严效率分别降低约0.22,0.25和0.44,间隙底部的最小封严效率分别降低约0.08,0.13和0.36。间隙中部及近静盘顶部位...

针对顾北矿A组煤13121上工作面坚硬顶板俯斜长壁综采实际,建立了坚硬顶板支架结构力学模型,计算液压支架的最大支护阻力,并进行支撑掩护式液压支架的选型校核。通过在13121上工作面切眼和两巷分别进行超前深孔预裂爆破,结合FLAC3D数值模拟和综采支架压力在线监测。研究表明:采取分层开采和超前预裂爆破,有效地防止坚硬顶板悬顶过大,预裂爆破后初次来压步距为40.8 m,工作面周期来压步距为10.1~11.7 m,工作面选用短臂强支撑掩护式ZZ13000/24/50型支架,额定支护阻力13000 kN,动载系数为1.2~1.6,有效地实现A组煤上分层安全高效开采。

基于相似理论为某一三级轴流式低速压气机增加一个高效零级使压气机流量增加了12.5%同时达到增加压比的目的。由于流动缺陷集中在静叶上利用三维粘性计算流体力学(Computational fluid dynamicsCFD)技术对静叶进行重新改型设计:采用可控扩散叶型(Controlled diffusion airfoilCDA)控制叶片表面速度分布控制了叶片表面附面层厚度尾缘逆压梯度减小很大程度减小了叶栅后半部分的三维分离;为进一步缓解端壁处的低能流体堆积采用端弯技术在改善端区流动的同时也很好的改善与原机的匹配提高零级性能最终提高新型压气机的效率达到设计要求。同时分析加零级前后压气机特性曲线证实喘振裕度得到了保证分析进出口气流角表明加级后原机部分仍然保持原来的相似运行条件。