为充分挖掘串列叶片对压气机扩稳增效的潜能,在对多级轴流压气机末级静子串列改型的基础上,选取不同叶高处前后排叶片相对位置、负载分配、弯掠特征及端壁轮廓等25个参数为设计变量,开展某工业用6.5级轴流压气机末级串列静子叶片与端壁的一体化优化设计研究,并采用随机森林方法对串列叶片几何参数进行特征重要性分析,提炼出串列参数设计指导。结果表明优化后压气机末级在设计工况、近喘工况和近堵工况下的绝热效率分别提升4.81%、3.37%和8.195%;对于末级串列静子,最优串列参数随叶高变化而变化;调整前后叶片的弦长比与弯角比以实现串列叶片负荷前加载、调整叶片后掠与反弯以降低叶片端壁处负荷、设置叶中部分更大的周向交错度使缝隙区流体充分加速,均能有效降低末级串列叶片流动损失;串列叶片缝隙区尺寸,尤其是周向交错度,较其他...

超临界二氧化碳(SCO2)布雷顿循环是一种极具发展前景的可用于核动力舰船的循环系统。离心压缩机是SCO2布雷顿循环的关键部件之一,具有体积小、效率高的优点。但二氧化碳临界点附近物理性质的剧烈变化导致压缩机的设计面临诸多挑战,目前针对核动力舰船使用的大流量系数SCO2压缩机的气动设计和分析还很少。本文采用双区模型方法对大流量系数SCO2压缩机进行气动设计,通过求解三维定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方程对所设计的压缩机性能进行了计算。结果表明在设计工况下,SCO2压缩机的等熵效率为90.38%,总压比为2.97,并且在非设计工况下也具有较好的气动性能;三维数值模拟预测结果验证了大流量系数压缩机的气动设计和双区模型方法的有效性。研究工作对推动SCO2压缩机在舰船动力系统上的应用具有重要的参考价值。

针对家电产品用离心风机的小型化、高速化的技术发展趋势,以设计流量0.013 2kg/s的离心风机为主要研究对象,发展了一种适合于小型高速离心风机叶轮及扩压器的气动设计与分析方法,并重点分析了径向和轴向、有叶和无叶共四种扩压器组合形式对小型高速离心风机性能的影响。结果表明,本文发展的气动设计与分析方法能够有效应用于小型高速离心风机;具有四种扩压器组合形式离心风机在设计流量下的效率均高于60%,满足初步设计要求;带有径向扩压器的离心风机气动性能更佳,带有轴向扩压器的离心风机结构尺寸更紧凑。研究成果对家电产品用小型高速离心风机优化设计及研发具有参考价值。

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。