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轴流涡轮可控涡设计中动叶进、出口速度环量控制方式研究
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作者 管继伟 郭魁俊 《汽轮机技术》 北大核心 2025年第3期161-169,共9页
根据完全径向平衡方程,决定轴流涡轮叶片排间隙中径向压力梯度的是以下3项:流体微团的圆周分速引起的加速度、子午分速引起的加速度的径向分量以及沿子午流线方向的加速度的径向分量。结合完全径向平衡方程的求解考察了9种典型的动叶进... 根据完全径向平衡方程,决定轴流涡轮叶片排间隙中径向压力梯度的是以下3项:流体微团的圆周分速引起的加速度、子午分速引起的加速度的径向分量以及沿子午流线方向的加速度的径向分量。结合完全径向平衡方程的求解考察了9种典型的动叶进、出口速度环量控制方式对轴流涡轮反动度和级后参数沿径向分布的影响,对于不同的速度环量控制方式所对应的上述3项、级后的子午速度和静压进行了定量对比和分析。结果表明:沿径向增大的动叶进、出口速度环量有利于子午流线在静、动叶间隙中形成负曲率,从而抑制反动度的径向梯度。级后子午速度和静压的径向分布主要由轮周功的径向分布决定。当轮周功沿径向均匀分布时,级后静压的径向均匀性在所有的轮周功分布方式中居中,级后子午速度的径向均匀性最好,积分余速损失处于较低的水平。综合评价反动度、级后气动参数的径向均匀性以及积分余速损失,在可控涡设计中推荐采用动叶进、出口速度环量沿径向增大且轮周功沿径向均匀分布的速度环量控制方式。 展开更多
关键词 反动度 可控涡设计 速度环量制方式 积分余速损失
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可控涡设计高负荷涡轮二次流旋涡结构及损失分析 被引量:11
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作者 邓庆锋 郑群 +2 位作者 张海 罗铭聪 高杰 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第20期108-114,147,共7页
采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达... 采用雷诺平均Navier-Stokes方程和Spalart-Allmaras湍流模型,对可控涡设计的1.5级高负荷亚音速试验涡轮进行三维黏性数值模拟,对叶栅内旋涡发展和损失机制进行全面研究和分析。数值研究表明,在高负荷涡轮动叶栅内,马蹄涡吸力面分支到达吸力面之后并没有消失,而是和压力面分支相交,并一起向下游发展,其位置始终处于压力面分支下侧,紧贴吸力面端部附近,并没有发生相互缠绕作用。受动叶栅通道内强横向压力梯度作用,端壁附面层从压力面侧直接被推向了吸力面侧,所形成的通道涡没有发生强烈的旋涡运动,位置始终限制在叶栅吸力面端壁附近的狭长区域内,呈片状涡结构。低能流体继续向吸力面角隅内运动和堆积,并向展向扩展,与主流发生强烈的掺混作用,损失急剧增加。因此,提高高负荷涡轮级效率的关键在于提高动叶性能。 展开更多
关键词 数值研究 可控涡设计 高负荷 二次流
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基于通流CFD方法的涡轮可控涡设计研究 被引量:1
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作者 蒋筑宇 范召林 +1 位作者 邱名 陈劲帆 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期7994-8004,共11页
为进一步实现高性能涡轮精准气动设计、提升涡轮效率,基于Euler方程通流计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术发展了控制叶排出口环量的涡轮可控涡设计方法。设计方法通过时间推进法求解二维流动方程,采用具有TVD性质的... 为进一步实现高性能涡轮精准气动设计、提升涡轮效率,基于Euler方程通流计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)技术发展了控制叶排出口环量的涡轮可控涡设计方法。设计方法通过时间推进法求解二维流动方程,采用具有TVD性质的三阶精度Godunov格式,时间方向按显式-隐式交替求解。损失系数通过模型计算后在径向重新分布,在给定叶排出口环量分布后涡轮气动设计开始进行。利用设计方法对某型航空发动机单级涡轮进行了自由涡和可控涡设计,并利用三维CFD方法验证气动性能。通过对比分析,可以发现设计方法可以有效实现可控涡设计。相比三维模拟结果,通流结果流量误差在0.2%左右,膨胀比误差在-0.02左右,效率误差不超过0.77%;可控涡设计比自由涡设计效率更高,转子叶根反力度更高,叶排根部二次流和流动分离更弱、损失更低。 展开更多
关键词 轮气动设计 通流CFD技术 时间推进法 损失分布 可控涡设计
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船用燃气轮机动力涡轮气动设计及优化研究 被引量:5
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作者 李翔宇 霍玉鑫 +5 位作者 徐海成 刘宇 李国强 牛夕莹 朱晓明 李越 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期136-144,共9页
船用燃气轮机动力涡轮在大范围变工况下性能衰减严重,为满足动力涡轮宽工况气动设计的技术要求,本文基于某型船用燃气轮机热力循环参数,开展动力涡轮气动设计。通过正交实验法研究了涡轮效率对载荷系数等七个关键设计参数的敏感性;集成N... 船用燃气轮机动力涡轮在大范围变工况下性能衰减严重,为满足动力涡轮宽工况气动设计的技术要求,本文基于某型船用燃气轮机热力循环参数,开展动力涡轮气动设计。通过正交实验法研究了涡轮效率对载荷系数等七个关键设计参数的敏感性;集成NREC软件内部模块,开展了一维优化设计;分别利用自由涡设计方法、可控涡设计与后加载叶型相结合方法进行了三维气动设计与优化。结果表明:涡轮效率对七个设计参数敏感性由高到低依次为平均流量系数、平均载荷系数、稠度、尾缘厚度与喉部宽度比值、反动度、叶顶间隙与叶高比值、展弦比;通过一维与两版三维气动方案结果对比与校核,涡轮在设计与低速工况下都具有良好的气动性能,说明形成的一维优化设计方法行之有效;采用可控涡设计和后加载叶型后,设计工况下总效率提高了0.62%,压比为2和6的低速工况下,总效率分别提高了0.764%和1.979%。可控涡设计相比自由涡设计而言,主要是对动叶降低损失,对径高比为5.1~7.8的涡轮级仍有一定的优化效果,在低速工况更明显。如配合静叶载荷形式的优化,效果更好。 展开更多
关键词 动力 敏感性分析 低维优化 可控涡设计 数值模拟
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