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汽轮机静叶除湿缝性能分析及结构改进

中国重型装备 2024年第1期 23-28页

作者：白昆仑东方电气集团东方汽轮机有限公司四川德阳618000

基于数值模拟方法,采用双流体模型,分析了汽轮机静叶除湿缝特性对除湿能力和级性能的影响,结果表明:随着除湿缝角度减小或宽度增大,除湿能力逐渐提高,级效率逐渐降低;除湿缝进口倒斜角或圆角,能提高除湿能力,但会略微降低级效率;在吸力... 详细信息

基于数值模拟方法,采用双流体模型,分析了汽轮机静叶除湿缝特性对除湿能力和级性能的影响,结果表明:随着除湿缝角度减小或宽度增大,除湿能力逐渐提高,级效率逐渐降低;除湿缝进口倒斜角或圆角,能提高除湿能力,但会略微降低级效率;在吸力面或压力面增加除湿缝数量,能显著提高除湿能力,但会大幅降低级效率。综合考虑除湿能力、级效率、叶片强度和加工可行性,该机组末级静叶除湿缝角度建议取45°,宽度建议取4 mm,进口建议倒斜角。

关键词：静叶除湿缝抽吸率等熵效率级效率

基于扇形叶栅的畸变流场对压气机静叶气动性能影响研究

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推进技术 2022年第6期43卷 94-104页

作者：陈天佑孙鹏傅文广韩吉昂大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 中国民航大学适航学院天津300300 大连海事大学船舶与海洋工程学院辽宁大连116026

随着飞机适航要求的提高,进口畸变对燃气轮机的影响也逐渐被重视起来。而飞行过程中燃气轮机所遇到的进口畸变经过动叶的传递后,往往会严重影响静叶进口气流角分布的均匀性,并恶化静叶的通流能力。为研究气流角畸变对静叶流场的影响,针... 详细信息

随着飞机适航要求的提高,进口畸变对燃气轮机的影响也逐渐被重视起来。而飞行过程中燃气轮机所遇到的进口畸变经过动叶的传递后,往往会严重影响静叶进口气流角分布的均匀性,并恶化静叶的通流能力。为研究气流角畸变对静叶流场的影响,针对带有可调导叶的扇形叶栅,通过单独调整一片导叶角度而其它导叶角度不变的方式制造静叶进口畸变流场,并开展实验与仿真研究,分析该方法制造的畸变流场结构及其对静叶气动特性的影响。研究表明,采用的8号导叶旋转6°而其它导叶角度不变的方法可以改变静叶进口气流角、轴向速度、静压等参数的周向均匀度,实现静叶进口畸变流场。与均匀进口相比,气流角畸变度为3.22,气流角畸变度增加了1.14,并增加了静叶S8吸力面根部下通道涡的损失与影响范围,而对叶顶与中径处的影响相对较小。此外,受畸变流场影响的静叶流道总压恢复系数较均匀条件下略有下降。

关键词：扇形叶栅畸变压气机静叶实验数值模拟

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高负荷压气机静叶根部叶型气动性能实验研究

推进技术 2017年第3期38卷 581-587页

作者：李晓东钟兢军高宇大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

为研究高负荷压气机静叶根部流动状态,抽取该静叶根部叶型并模化成为平面叶栅进行吹风实验,冲角变化范围为-6°^+6°、进口马赫数变化范围为0.5~0.7。对叶栅出口截面气动参数进行了详细的测量,结果表明:非正冲角时叶展中部节距平均总压... 详细信息

为研究高负荷压气机静叶根部流动状态,抽取该静叶根部叶型并模化成为平面叶栅进行吹风实验,冲角变化范围为-6°^+6°、进口马赫数变化范围为0.5~0.7。对叶栅出口截面气动参数进行了详细的测量,结果表明:非正冲角时叶展中部节距平均总压损失系数小于等于0.036,尾迹宽度和总压损失峰值随马赫数变化均不明显,正冲角时尾迹宽度和总压损失峰值急剧增加;端壁处的压力梯度随马赫数和冲角的增加而增加;0°冲角下随马赫数的增大,出口叶展中部截面二次流动能系数增加,二次流动得到加强,高能量损失区域增大并且尾迹略有变宽。

关键词：静叶高负荷平面叶栅气动性能实验研究

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高负荷风扇静叶气动特性的实验与数值研究

推进技术 2015年第9期36卷 1331-1338页

作者：陶立权孙鹏杨坤潘若痴中国民航大学天津市民用航空器适航与维修重点实验室天津300300 大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026 中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所辽宁沈阳110015

为了掌握高负荷静叶内部流动特征,进而指导静叶改型设计,采用实验和数值模拟相结合的方法,对高负荷风扇末级静子叶栅的气动性能开展研究。为了在级环境下研究静子叶栅的气动性能,在静子叶栅前设计了导叶,提供级中静子叶栅的进口气流参数... 详细信息

为了掌握高负荷静叶内部流动特征,进而指导静叶改型设计,采用实验和数值模拟相结合的方法,对高负荷风扇末级静子叶栅的气动性能开展研究。为了在级环境下研究静子叶栅的气动性能,在静子叶栅前设计了导叶,提供级中静子叶栅的进口气流参数,分析了不同进口马赫数条件下的静叶气动性能。研究表明:导流叶片可以保证静叶进口气流方向和速度与级内相近,可以用扇形叶栅吹风实验模拟级环境对静叶气动性能开展研究;静叶吸力面存在较大的分离和回流,27%叶高附近分离最大,使该处气流折转最小约42°;静叶3%叶高压力面存在较大的负攻角损失;随着进口马赫数增加,出口气流参数沿径向波动程度明显增加。

关键词：静叶扇形叶栅实验数值模拟气动性能

总压畸变对跨声速压气机静叶端区流场结构影响研究

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推进技术 2014年第5期35卷 641-647页

作者：高海洋孙鹏钟兢军大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

为了进一步研究总压畸变对静叶流场结构的影响,分析影响静叶流动稳定性的因素,采用全流道非定常数值模拟方法,对两种畸变条件下的跨声速压气机流场进行求解,重点分析静叶根部和顶部附近流场参数变化情况,角区分离在各静叶流道内的发展过... 详细信息

为了进一步研究总压畸变对静叶流场结构的影响,分析影响静叶流动稳定性的因素,采用全流道非定常数值模拟方法,对两种畸变条件下的跨声速压气机流场进行求解,重点分析静叶根部和顶部附近流场参数变化情况,角区分离在各静叶流道内的发展过程,以及畸变深度对静叶流场结构的影响。研究表明,进口总压畸变引起静叶端壁角区分离,其流场结构因静叶流道相对畸变区位置不同而不同。38.2%深度畸变造成的静叶损失高于27.2%深度畸变,并且流道内流动更复杂,存在"扰动稳定区"并且有空间旋涡环生成。静叶角区分离的主要原因是畸变流体改变了进口气流角,从而使进口冲角周向分布不均匀。

关键词：总压畸变数值模拟压气机静叶角区分离

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跨声速级不同转速下静叶的损失特性

航空动力学报 2017年第9期32卷 2243-2252页

作者：钟兢军李晓东高宇大连海事大学轮机工程学院辽宁大连116026

为讨论不同转速下静叶的气动及损失特性,在0.9倍设计转速下对某跨声速单级压气机进行了试验测量,获得了级特性曲线并对数值计算方法进行了校核。利用校核后的数值软件对0.7~1.1倍设计转速下压气机静叶内部流场进行了详细的数值研究,探... 详细信息

为讨论不同转速下静叶的气动及损失特性,在0.9倍设计转速下对某跨声速单级压气机进行了试验测量,获得了级特性曲线并对数值计算方法进行了校核。利用校核后的数值软件对0.7~1.1倍设计转速下压气机静叶内部流场进行了详细的数值研究,探讨了转速变化对静叶内部流场结构的影响机制,分析了流场结构与损失分布的关联性,对比了不同损失评价标准并给出了各自对于叶片优化设计的指导意义。结果表明:随着转速的增加静叶顶部流场持续恶化,而叶根和叶中流场变化较小;流道内的旋涡和压力梯度输运了低能流体团,造成了低能流体在流场中的积聚而形成高损失区。

关键词：跨声速级静叶不同转速流场结构损失机理

低速环形压气机静叶栅采用弯叶片壁面分离流结构的数值分析

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动力工程 2006年第4期26卷 486-490页

作者：张永军陈浮冯国泰苏杰先哈尔滨工业大学能源学院推进理论与技术研究所哈尔滨150001

使用拓扑结构分析方法对某型压气机静叶栅的直叶片与弯叶片数值计算,对壁面分离流结构进行了分析研究,发现弯叶片对壁面流线拓扑结构和分离流结构影响明显。给出了直叶栅吸力面/下端壁角区流场的拓扑结构,并证明数值计算结果的奇点总数... 详细信息

使用拓扑结构分析方法对某型压气机静叶栅的直叶片与弯叶片数值计算,对壁面分离流结构进行了分析研究,发现弯叶片对壁面流线拓扑结构和分离流结构影响明显。给出了直叶栅吸力面/下端壁角区流场的拓扑结构,并证明数值计算结果的奇点总数满足环形叶栅壁面(包括叶片表面和上、下端壁表面)拓扑准则。

关键词：动力机械工程压气机分离流拓扑结构静叶弯叶片低速

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轴流涡轮基元级静叶稠度特性的数值研究

航空动力学报 2012年第5期27卷 1036-1044页

作者：杨杰乔渭阳侯伟涛魏佐君西北工业大学动力与能源学院西安710072

针对不同静叶稠度(静叶叶片数)的轴流涡轮基元级进行了非定常数值模拟,研究了静叶稠度对涡轮基元级流动状态和损失情况的影响.结果表明静叶稠度的改变对涡轮基元级流动状态和损失的影响直接与动叶稠度相关.静叶稠度的改变影响通过涡轮... 详细信息

针对不同静叶稠度(静叶叶片数)的轴流涡轮基元级进行了非定常数值模拟,研究了静叶稠度对涡轮基元级流动状态和损失情况的影响.结果表明静叶稠度的改变对涡轮基元级流动状态和损失的影响直接与动叶稠度相关.静叶稠度的改变影响通过涡轮基元级的流量,在动叶稠度不变时,会引起涡轮基元级反力度的改变.静叶稠度增加到一定程度时,会使气流在静子中的膨胀加速过于剧烈而产生激波损失及激波与边界层干涉带来的边界层分离损失.静叶稠度减少到一定程度时,会使转子中的流动状态极大恶化,进口极大的负攻角致使动叶压力面发生大范围的分离.存在一个最佳的静叶稠度,使涡轮基元级的损失最小.

关键词：轴流涡轮基元级静叶动叶稠度反力度膨胀加速损失

燃气涡轮静叶考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化

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工程热物理学报 2014年第6期35卷 1079-1082页

作者：罗磊迟重然卢少鹏王松涛王仲奇哈尔滨工业大学能源科学与工程学院黑龙江哈尔滨150001 清华大学热能工程系北京100084

为通过气热耦合优化计算改善叶片表面温度场,提高叶片气动效率,编制了气热耦合气动和冷却结构参数化方法程序及网格自动生成程序,采用该程序对燃气涡轮静叶进行了考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化。优化结果表明:对叶型及冷却结构优化... 详细信息

为通过气热耦合优化计算改善叶片表面温度场,提高叶片气动效率,编制了气热耦合气动和冷却结构参数化方法程序及网格自动生成程序,采用该程序对燃气涡轮静叶进行了考虑叶型及冷却结构的气热耦合优化。优化结果表明:对叶型及冷却结构优化后,形成解集中气动效率分别提升0.3%和0.17%,主流流量仅变化0.116%和0.058%,高温函数降低38.55%、51.6%,叶片表面最大温度降低5.6 K、6.9 K,平均温度降低5 K、7 K。通过分析,前缘第一腔高温区雷诺数的增大以及第三腔低速回流区的减小是改善叶片温度场的主要因素;根中截面的型面压差的减小导致横向二次流损失的降低是减小气动损失的主要原因。

关键词：气热耦合静叶叶型冷却结构优化