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高压燃油离心泵压力脉动及非定常流动分析

西北工业大学学报 2022年第1期40卷 199-205页

作者：李嘉李华聪张伟王玥李柯柯王淑红长安大学工程机械学院陕西西安710064 西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 陕西空天动力研究院有限公司陕西西安710000 中国航发西安动力控制科技有限公司陕西西安710077

为了掌握全工作包线内高压燃油离心泵的非定常流动特性,对高压航空燃油离心泵进行了数值模拟并分析其内部的压力脉动及非定常流动变化。将仿真预测结果与泵的性能试验结果进行对比,验证了所采用的仿真方法的有效性;对泵内关键位置的压... 详细信息

为了掌握全工作包线内高压燃油离心泵的非定常流动特性,对高压航空燃油离心泵进行了数值模拟并分析其内部的压力脉动及非定常流动变化。将仿真预测结果与泵的性能试验结果进行对比,验证了所采用的仿真方法的有效性;对泵内关键位置的压力进行监测,并利用快速傅里叶变化完成压力脉动的时频特性分析;重点以相对速度、湍动能等为指标,分析泵内非定常流动结构的变化。结果表明:设计流量工况下叶轮流道内压力脉动主频为转频f_(n),蜗壳流道内压力脉动主频为叶频f_(b),不同的监测点均呈现出相似的脉动变化规律。设计流量工况下泵内整体流动相对平稳,但小流量工况下叶轮流道内出现了一定的漩涡流动,主要存在于靠近隔舌区域的叶轮流道出口位置。此外,叶轮出口及隔舌区域的湍动能分布范围较大且变化强烈,此处存在一定的水力损失。

关键词：燃油离心泵非定常特性压力脉动流动结构湍动能

复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响

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推进技术 2022年第7期43卷 355-362页

作者：王玥李华聪王淑红李嘉西北工业大学动力与能源学院陕西西安710072 中国航发西安动力控制科技有限公司陕西西安710077 长安大学工程机械学院陕西西安710064

为了研究长中短复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响规律,基于CFD技术对某型燃油离心泵进行了非定常数值模拟。首先,分别建立原型方案和带有长中短复合叶片的优化方案的离心泵三维模型和网格模型。其次,基于RNG k-ε湍流... 详细信息

为了研究长中短复合叶片对小流量工况下燃油离心泵非定常特性的影响规律,基于CFD技术对某型燃油离心泵进行了非定常数值模拟。首先,分别建立原型方案和带有长中短复合叶片的优化方案的离心泵三维模型和网格模型。其次,基于RNG k-ε湍流模型,对两个方案中泵内流动非定常特性进行数值计算。仿真结果表明:长中短复合叶片减弱了叶轮流道内的大尺度漩涡,降低了叶轮的出口滑移,使得压力分布更加均匀。同时,叶轮与隔舌的动静干涉造成了蜗壳内一定程度的压力脉动产生,且长中短复合叶片的压力脉动幅值相对较低。另一方面,小流量工况下,优化方案中离心泵的增压值为12.9MPa,效率为26.9%,比原型方案中离心泵的增压值和效率分别提高了3.5%和2.6%。

关键词：燃油离心泵复合叶片非定常特性小流量数值计算

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超声速湍流边界层与圆柱相互作用试验

航空学报 2022年第1期43卷 116-123页

作者：冈敦殿易仕和米琦牛海波国防科技大学空天科学学院长沙410073

在超声速风洞中开展了湍流边界层与圆柱相互作用流场研究,试验马赫数为3.4和3.8。圆柱安装在试验段底板上,安装位置的边界层为充分发展的湍流边界层,研究了圆柱直径和高度对流场结构和压力脉动的影响。采用基于纳米示踪的平面激光散射(N... 详细信息

在超声速风洞中开展了湍流边界层与圆柱相互作用流场研究,试验马赫数为3.4和3.8。圆柱安装在试验段底板上,安装位置的边界层为充分发展的湍流边界层,研究了圆柱直径和高度对流场结构和压力脉动的影响。采用基于纳米示踪的平面激光散射(NPLS)技术获取了流向和展向流场精细结构,激波系和马蹄涡结构均可清晰分辨。通过展向流场图像可以发现干扰区内激波与湍流结构的相互作用具有明显的非定常性。采用动态压力传感器测量了圆柱前方相互作用区域的压力脉动特性,在激波足区域压力呈现11~38 kHz的宽频分布,推测主要由激波足与涡结构相互作用及滞止区涡结构的破碎引起。随着圆柱高度的增加,激波足附近测点对应的特征频率有所降低;上游测点则发现了0~3 kHz低频区能量的增强,这主要是由分离区引起的,表明在一定高度范围内高度的增加增强了流动分离。

关键词：超声速圆柱绕流激波/边界层相互作用非定常特性压力脉动 NPLS

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径向间隙对离心泵流动特性影响数值模拟研究

中国农村水利水电 2024年第6期 185-192页

作者：黄泽钊宋文武王宏伟欧铭西华大学能源与动力工程学院四川成都610039 四川省紫坪铺开发有限责任公司四川成都610091

针对离心泵非定常流动所引起的蜗壳流道内的压力脉动以及叶轮上的径向力问题,提出改变蜗壳基圆直径的方法来改变叶轮与隔舌之间的间隙,从而改变蜗壳内的压力脉动和叶轮上的径向力。基于SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法,研究了径向间隙对... 详细信息

针对离心泵非定常流动所引起的蜗壳流道内的压力脉动以及叶轮上的径向力问题,提出改变蜗壳基圆直径的方法来改变叶轮与隔舌之间的间隙,从而改变蜗壳内的压力脉动和叶轮上的径向力。基于SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法,研究了径向间隙对蜗壳压力脉动以及叶轮上的径向力的影响。分别设计了4种不同基圆直径的蜗壳,蜗壳基圆直径分别为180、184、200、220 mm,其对应的间隙率分别为3.45%、5.75%、14.94%、26.44%。通过对4种模型进行非定常计算,获得不同间隙率下蜗壳内壁的压力脉动特性和作用在叶轮上的径向力。结果表明:偏离设计工况时,叶轮所受的径向力达到设计工况的5~7倍,且径向力的脉动幅值达到设计工况10倍以上;随着间隙率的增大,叶轮所受的径向力脉动幅值减小;当间隙率从5.75%增大到26.44%时,隔舌处压力脉动的脉动幅值减小50%以上;随着间隙率的增大,蜗壳内壁的压力脉动的脉动幅值均减小;当间隙率为26.44%时,蜗壳内壁的压力脉动的脉动幅值约为间隙率为5.75%时的50%;在小流量工况下,适当增大间隙率可以减少叶轮流道内涡的生成。

关键词：径向间隙离心泵非定常特性间隙率

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径向间隙对离心泵流动特性影响数值模拟研究

中国农村水利水电 2023年

作者：黄泽钊宋文武王宏伟欧铭四川省紫坪铺开发有限责任公司西华大学能源与动力工程学院

针对离心泵非定常流动所引起的蜗壳流道内的压力脉动以及叶轮上的径向力问题，提出改变蜗壳基圆直径的方法来改变叶轮与隔舌之间的间隙，从而改变蜗壳内的压力脉动和叶轮上的径向力。基于SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法，研究了径向间隙... 详细信息

针对离心泵非定常流动所引起的蜗壳流道内的压力脉动以及叶轮上的径向力问题，提出改变蜗壳基圆直径的方法来改变叶轮与隔舌之间的间隙，从而改变蜗壳内的压力脉动和叶轮上的径向力。基于SST k-ω湍流模型和SIMPLE算法，研究了径向间隙对蜗壳压力脉动以及叶轮上的径向力的影响。分别设计了4种不同基圆直径的蜗壳，蜗壳基圆直径分别为180mm、184mm、200mm、220mm，其对应的间隙率分别为3.45%、5.75%、14.94%、26.44%。通过对4种模型进行非定常计算，获得不同间隙率下蜗壳内壁的压力脉动特性和作用在叶轮上的径向力。结果表明:偏离设计工况时，叶轮所受的径向力达到设计工况的5～7倍，且径向力的脉动幅值达到设计工况10倍以上；随着间隙率的增大，叶轮所受的径向力脉动幅值减小；当间隙率从5.75%增大到26.44%时，隔舌处压力脉动的脉动幅值减小50%以上；随着间隙率的增大，蜗壳内壁的压力脉动的脉动幅值均减小；当间隙率为26.44%时，蜗壳内壁的压力脉动的脉动幅值约为间隙率为5.75%时的50%；在小流量工况下，适当增大间隙率可以减少叶轮流道内涡的生成。

关键词：径向间隙离心泵非定常特性间隙率

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单边膨胀喷管内流动分离非定常特性

航空动力学报 2019年第11期34卷 2339-2346页

作者：何成军李建强范召林李耀华梁锦敏高荣钊苗磊中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所四川绵阳621000 南京航空航天大学航空学院南京210016

结合聚焦纹影和动态压力测量技术,对基于特征线法设计的单边膨胀喷管(SERN)不同落压比(NPR)条件下喷管内流场结构和壁面压力进行了试验测量,通过壁面压力时域和频域综合分析获得了喷管内流动分离非定常特性。结果表明:过膨胀状态下单边... 详细信息

结合聚焦纹影和动态压力测量技术,对基于特征线法设计的单边膨胀喷管(SERN)不同落压比(NPR)条件下喷管内流场结构和壁面压力进行了试验测量,通过壁面压力时域和频域综合分析获得了喷管内流动分离非定常特性。结果表明:过膨胀状态下单边膨胀喷管内流场结构具有明显的非对称特征,喷管上壁面流动分离模态为受限激波分离(RSS),而下壁面流动分离模态为自由激波分离(FSS);相比于FSS模态,RSS模态下出口附近壁面压力振荡更剧烈。喷管上、下壁面压力标准差峰值均在分离点附近,且概率密度函数分布向一侧偏斜或出现双峰现象。RSS模态下,激波运动呈明显低频特性;FSS模态下,激波非定常特性不仅受回旋区压力扰动的影响,且受分离剪切层的影响。

关键词：单边膨胀喷管(SERN) 受限激波分离(RSS) 自由激波分离(FSS) 非对称非定常特性

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类车体尾迹流动非定常特性

同济大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 113-123页

作者：王冰心杨志刚朱晖同济大学上海地面交通工具风洞中心上海201804 北京民用飞机技术研究中心北京102211

通过与已发表的数据相比对,对大涡模拟方法的有效性进行验证.采用该数值方法对高雷诺数下25°后倾角Ahmed类车体背部斜面及尾部垂直面处尾迹区的流动进行解算.通过对背部斜面处分离泡、背部斜面侧边"C柱"处卷起的拖曳涡对及尾部垂直面... 详细信息

通过与已发表的数据相比对,对大涡模拟方法的有效性进行验证.采用该数值方法对高雷诺数下25°后倾角Ahmed类车体背部斜面及尾部垂直面处尾迹区的流动进行解算.通过对背部斜面处分离泡、背部斜面侧边"C柱"处卷起的拖曳涡对及尾部垂直面处回流区流场信息的采用及相关频谱特性分析,研究并明确了尾迹区起主导作用的大尺度相干结构及运动的非定常特性.在流动的不同区域,类车体尾迹区流动的非定常特性不尽相同,主要体现为背部斜面分离泡的拍击振动具有绝对不稳定性特征,由KelvinHelmholtz(KH)不稳定性诱发的大尺度相干结构具有对流不稳定性特征;两侧"C柱"拖曳涡对在背部斜面上与展向涡相互耦合,具有较好的对称性;拖曳涡对在垂直面处回流区内与该区展向涡相互混掺,但无耦合作用且不具有对称性;垂直面处回流区内上、下侧剪切层卷起的展向涡以类似卡门涡街形式交替产生并脱落;高雷诺数时,整个尾迹区流动的特征频率趋于一致.

关键词： Ahmed类车体大涡模拟非定常特性

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封严腔体出口流场的非定常数值研究

推进技术 2018年第8期39卷 1728-1736页

作者：杨帆周莉王占学西北工业大学动力与能源学院陕西西安710129

为了研究涡轮转静盘腔中轮缘封严气流的非定常特性对主流的影响机制,在不同封严流量下对封严腔体出口的流场进行了三维非定常数值模拟,细致分析了封严腔体出口流场的非定常特性。结果表明封严腔体出口附近流场呈现出强烈的三维非定常性... 详细信息

为了研究涡轮转静盘腔中轮缘封严气流的非定常特性对主流的影响机制,在不同封严流量下对封严腔体出口的流场进行了三维非定常数值模拟,细致分析了封严腔体出口流场的非定常特性。结果表明封严腔体出口附近流场呈现出强烈的三维非定常性。随着封严流量的增加,燃气入侵作用和转动壁面摩擦的泵吸效应不断减弱。在腔体内部从转动壁面到静止壁面燃气入侵的区域和强度都有所降低。腔体出口燃气入侵和封严出流的周向分布是由静子作用主导,转子转动造成燃气入侵和封严出流的位置发生周期性变化。同时,随着封严气流出现,封严腔体出口流场出现由静子作用主导到转子作用主导的转变。由于燃气入侵和封严出流造成腔体出口附近封严气流和主流之间强烈的流量交换,小封严流量下非定常波动强度较大并出现低频扰动。封严流量IR=0.0%时,低频脉动最大幅值所对应的频率为0.333倍转子通过频率,IR=0.5%时为0.467倍转子通过频率。封严流量增大后非定常波动强度逐渐降低,低频扰动逐渐减弱甚至消失。

关键词：转静盘腔腔体出口非定常特性燃气入侵封严出流

跨声速压气机转子叶尖泄漏涡非定常特性数值研究

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航空动力学报 2018年第2期33卷 411-421页

作者：刘若阳侯安平倪奇峰韩光辉北京航空航天大学能源与动力工程学院航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191 先进航空发动机协同创新中心北京100191

为了研究跨声速单转子压气机系统叶尖泄漏涡的非定常特性,选取Rotor 67孤立转子为研究对象,针对不同背压工况与不同转速工况进行了非定常数值模拟。结果表明:在每一转速状态都存在一非定常边界,其将特性线分为定常部分和非定常部分。当... 详细信息

为了研究跨声速单转子压气机系统叶尖泄漏涡的非定常特性,选取Rotor 67孤立转子为研究对象,针对不同背压工况与不同转速工况进行了非定常数值模拟。结果表明:在每一转速状态都存在一非定常边界,其将特性线分为定常部分和非定常部分。当转子运行在特性线非定常部分时,随着背压提高,叶尖泄漏涡脉动频率逐渐减小。这是由于背压提高使叶尖前缘负荷变小,叶尖泄漏涡的驱动力也变小。叶尖泄漏涡的频率特征与转子转速息息相关。高转速状态时叶尖泄漏涡主要表现出低频特征,低转速状态时叶尖泄漏涡主要表现出高频特征。这是由于转速不同,叶尖激波的脱体程度不同,激波对于叶尖泄漏涡的激励位置也不同。由非定常叶尖泄漏涡引起的压力波的周向传播速度在各转速下表现出较强的规律性。随着流量系数的减小,压力波波速呈线性减小趋势,且各转速下减小的速率大致相同。且在波速-流量系数曲线中,各转速的非定常状态起始点基本位于同一条直线。

关键词：叶尖泄漏涡非定常数值模拟非定常边界非定常特性压力波