检索结果-内蒙古大学图书馆

航空动力学报 2025年第1期40卷 489-500页

作者：徐明林张彬滨刘政沅王彧周波大连理工大学船舶工程学院工业装备结构分析国家重点实验室辽宁大连116024 中远海运重工有限公司技术中心辽宁大连116113

为了探索提高变几何涡轮效率的可能性,采用数值模拟方法研究了转子速度为2700 r/min,导叶转动角为-5.0°、-2.5°、0°、+2.5°和+5.0°时,枢轴直径系数、枢轴截面形状、端部间隙以及动导叶间距对涡轮气动性能的影... 详细信息

为了探索提高变几何涡轮效率的可能性,采用数值模拟方法研究了转子速度为2700 r/min,导叶转动角为-5.0°、-2.5°、0°、+2.5°和+5.0°时,枢轴直径系数、枢轴截面形状、端部间隙以及动导叶间距对涡轮气动性能的影响。并针对等熵效率对上述设计参数的敏感性以及流场机理展开分析。研究结果表明:直径系数D/L每增加1.0%,等熵效率能够提升0.064%。菱形枢轴对涡轮效率的提升效果最佳,在各个导叶转动角下,效率提升均在0.8%以上。端部间隙是涡轮效率最敏感的影响参数,当端部间隙从0.5%增加到1.0%跨距时,等熵效率最小降低2.08%,最大为4.54%。增加动导叶间距能够一定程度提高涡轮性能,减小间距对提升涡轮效率不利。选取合适的设计参数能够有效提升低转速下变几何涡轮的工作效率。

关键词：变几何涡轮等熵效率导叶转动角设计参数气动性能敏感性

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变几何涡轮叶栅叶端小翼的气动性能

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航空学报 2016年第12期37卷 3615-3624页

作者：高杰郑群刘鹏飞魏明哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001

针对大子午扩张变几何涡轮在可调静叶转动时旋转轴端严重恶化端区流场的问题,提出在可调静叶的机匣端部应用小翼结构的方法以克服这一问题并减少叶端间隙泄漏流动。应用数值方法和标准k-ω两方程湍流模型,并结合低速风洞试验,首先研究... 详细信息

针对大子午扩张变几何涡轮在可调静叶转动时旋转轴端严重恶化端区流场的问题,提出在可调静叶的机匣端部应用小翼结构的方法以克服这一问题并减少叶端间隙泄漏流动。应用数值方法和标准k-ω两方程湍流模型,并结合低速风洞试验,首先研究了可调静叶栅小翼端部流场及损失分布,并考虑了可调静叶转动的影响,随后给出了叶端凹槽状小翼结构,并评估了其气动性能以及对间隙变化的敏感性。研究结果表明:在可调静叶栅中应用叶端小翼不但可以避免可调静叶转动时旋转轴端恶化端区流场,还降低了叶端间隙泄漏驱动力,从而使得可调静叶在所有转角下都具有较好的端区流动性能,并且叶端小翼结合凹槽结构可以进一步减少间隙泄漏,总体上可调静叶栅总压损失系数降低了8.9%。

关键词：变几何涡轮小翼凹槽气动损失叶栅

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变几何涡轮蛤壳状导叶的气动性能数值模拟分析

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中国舰船研究 2022年第2期17卷 212-219页

作者：汤涛李彦静宋义康高杰中国舰船研究设计中心湖北武汉430064 哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001

[目的]为了提升燃气轮机的工作性能,开展变几何涡轮蛤壳状导叶的气动性能研究工作。[方法]以某典型变几何涡轮导叶为原型,构建导叶压力侧固定且吸力侧旋转的涡轮蛤壳状导叶模型。基于剪切应力传输(SST)模型进行数值模拟,分析涡轮蛤壳状... 详细信息

[目的]为了提升燃气轮机的工作性能,开展变几何涡轮蛤壳状导叶的气动性能研究工作。[方法]以某典型变几何涡轮导叶为原型,构建导叶压力侧固定且吸力侧旋转的涡轮蛤壳状导叶模型。基于剪切应力传输(SST)模型进行数值模拟,分析涡轮蛤壳状导叶和普通变几何涡轮导叶在不同工作状态下的参数变化规律。[结果]计算结果表明:当导叶旋转角为+3°~–3°时,涡轮蛤壳状导叶的气动性能具备一定优势,其流量更大且总压损失系数更小;当导叶旋转角超过+3°时,其流量增幅将明显减小,甚至出现停止增长或负增长的趋势;当吸力面的旋转角由负角度逐渐增加到0°时,总压损失系数将逐渐减小;当旋转角大于0°时,总压损失系数将随着旋转角的增加而增加。[结论]涡轮蛤壳状导叶可以在一定程度上改善涡轮的气动性能。

关键词：燃气轮机变几何涡轮蛤壳状导叶气动性能数值模拟

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变几何涡轮动叶栅流场的PIV实验研究

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动力工程学报 2014年第6期34卷 458-462,481页

作者：马超臧述升黄名海上海交通大学机械与动力工程学院上海200240

对某变几何涡轮在不同导叶转角工况下进行了内流场PIV实验研究,获得了动叶叶栅流道及其下游区域详细的流场及涡量场数据,并对其进行了对比分析.结果表明:导叶转角从6°转到-6°的过程中,叶轮出口截面最大速度增加约11%,叶轮流... 详细信息

对某变几何涡轮在不同导叶转角工况下进行了内流场PIV实验研究,获得了动叶叶栅流道及其下游区域详细的流场及涡量场数据,并对其进行了对比分析.结果表明:导叶转角从6°转到-6°的过程中,叶轮出口截面最大速度增加约11%,叶轮流道内部最大绝对速度增加约40.6%,气流角度单调变化,叶轮输出功率在这一过程中增加了42%;但随着导叶转角的减小,下游动叶流道的流动损失有所增加.

关键词：变几何涡轮动叶栅流场 PIV实验导叶转角

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大子午扩张变几何涡轮可调叶片端区设计优化

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航空动力学报 2017年第3期32卷 558-567页

作者：刘鹏飞高杰牛夕莹周恩东郑群哈尔滨工程大学动力与能源工程学院哈尔滨150001 中国船舶重工集团公司哈尔滨船舶锅炉涡轮机研究所哈尔滨150078

提出采用高负荷设计以减少叶片数的方法,增大圆盘直径而减小泄漏面积;结合叶片进行后加载改型措施以减小由于高负荷设计所增加的二次流损失.对定几何涡轮、仅有驱动轴的变几何涡轮与带圆盘型冠的变几何涡轮的流场进行三维数值模拟计算,... 详细信息

提出采用高负荷设计以减少叶片数的方法,增大圆盘直径而减小泄漏面积;结合叶片进行后加载改型措施以减小由于高负荷设计所增加的二次流损失.对定几何涡轮、仅有驱动轴的变几何涡轮与带圆盘型冠的变几何涡轮的流场进行三维数值模拟计算,分析了3种涡轮性能的优劣.结果表明:大间隙尺度下了间隙泄漏涡强度较大,并与通道涡相互融合,从而增大了泄漏损失区域,增加了泄漏损失;而在涡轮叶片由于高负荷设计会增加了主流区的二次流损失.该方法可以有效地减小周向泄漏面积,极大地抑制由大间隙尺度所导致的间隙泄漏涡与通道涡的相互融合,减小泄漏损失.而通过后加载改型的措施,抑制了主流区的通道涡的发展趋势,减小了二次流损失.这两种措施结合后的变几何涡轮具有较高的全工况性能.

关键词：变几何涡轮大子午扩张圆盘型冠间隙泄漏后加载叶型气动性能

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变几何涡轮可调叶栅过渡态特性研究

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热能动力工程 2021年第10期36卷 126-135页

作者：李彦静杜玉锋宋义康高杰哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司黑龙江哈尔滨150078

变几何涡轮使发动机在变工况下的性能得到提升,为了更透彻地了解变几何涡轮导叶转动过程中参数的变化情况,通过数值模拟及试验方法探究可调叶栅过渡态特性。将变几何涡轮导叶进行调节,导叶调大范围为0°~6°,导叶调小范围为0... 详细信息

变几何涡轮使发动机在变工况下的性能得到提升,为了更透彻地了解变几何涡轮导叶转动过程中参数的变化情况,通过数值模拟及试验方法探究可调叶栅过渡态特性。将变几何涡轮导叶进行调节,导叶调大范围为0°~6°,导叶调小范围为0°~-5°,观察过渡态参数变化规律。试验研究表明:导叶在调大及调小过程中,导叶出口质量流量、绝对气流角和绝对马赫数随转角接近线性变化,导叶出口总压损失系数和熵增接近抛物线变化;导叶从0°向-5°转动过程绝对出口马赫数减小了2.2%,总压损失系数增加了37.3%;导叶从0°向6°转动过程中,导叶出口马赫数增加了1.5%,导叶出口总压损失系数减小了15.8%;在导叶转角和二次流改变的影响下,吸力侧和压力侧来流在导叶尾缘后掺混改变,沿叶高分布的出口绝对气流角不同程度地偏离几何出口角;导叶转角调大,上部通道涡沿叶高上移,泄漏涡和通道涡相互削弱,总压损失系数减小。

关键词：变几何涡轮扇形叶栅过渡态性能气动损失

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变几何涡轮可调导叶瞬时转动气动特性研究

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热能动力工程 2024年第1期39卷 79-88页

作者：廖宇楠杜玉锋屈彬高杰哈尔滨工程大学动力与能源工程学院黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨广瀚燃气轮机有限公司黑龙江哈尔滨150078 中国航发湖南动力机械研究所湖南株洲412002

为探究单级变几何涡轮(VGT)在导叶转动过程中的过渡态性能,对某动力涡轮进行了非定常数值计算,应用动网格技术实现导叶转角的改变,并对导叶通道开大或关小过渡过程中涡轮性能进行了分析。结果表明:导叶转角从0°变化到-5°时,... 详细信息

为探究单级变几何涡轮(VGT)在导叶转动过程中的过渡态性能,对某动力涡轮进行了非定常数值计算,应用动网格技术实现导叶转角的改变,并对导叶通道开大或关小过渡过程中涡轮性能进行了分析。结果表明:导叶转角从0°变化到-5°时,单级涡轮效率逐渐下降1.6%,从0°变化到6°时,效率逐渐提高0.5%;质量流量和导叶出口绝对气流角随转角改变接近线性变化,而动叶出口相对气流角、熵增、效率和导叶出口总压损失等随转角改变呈抛物线型变化;过渡态下导叶流场内损失变化主要受上、下端壁处间隙泄漏涡影响,动叶出口熵增变化规律主要受动叶吸力侧泄漏涡和下部通道涡影响,其中下部通道涡的改变是引起熵增变化的主要原因。

关键词：变几何涡轮可调导叶瞬时转动过渡态气动特性

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变几何涡轮流动机制及气动性能数值模拟研究

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科学技术与工程 2012年第35期20卷 9602-9607页

作者：李天禄乔渭阳西北工业大学动力与能源学院西安710072

使用CFD软件对某发动机高低压涡轮,通过调节高压涡轮导叶安装角度改变喉道面积,对安装角变化前后涡轮的性能及其流场的变化进行了数值模拟。详细分析了当高压涡轮导叶几何可调时,高、低压涡轮等熵效率、进口流量、反力度、出口总压损失... 详细信息

使用CFD软件对某发动机高低压涡轮,通过调节高压涡轮导叶安装角度改变喉道面积,对安装角变化前后涡轮的性能及其流场的变化进行了数值模拟。详细分析了当高压涡轮导叶几何可调时,高、低压涡轮等熵效率、进口流量、反力度、出口总压损失系数、进出口气流角的变化规律。结果表明,通过调节高压涡轮导叶安装角,可有效控制涡轮进口流量,有效调节焓降在级间的分配。高压涡轮导叶打开或关闭,打开5°时效率有一定的提高,关闭时效率下降十分严重。高压涡轮导叶可调将对低压涡轮性能和流场造成一定的影响。

关键词：可调导叶数值模拟喉道面积变循环发动机变几何涡轮

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变几何涡轮端壁改型数值模拟研究

变几何涡轮端壁改型数值模拟研究

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作者：于雷哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

变几何涡轮采用球型端壁使可转导叶在旋转时不被卡死,并保证端部间隙值不随叶片转动发生变化,从而控制叶片端部泄漏损失。在二维平而上建立的子午流道使得三维流场中流面厚度发生变化,从而对叶栅通道内部涡系结构的形成及发展产生一定... 详细信息

变几何涡轮采用球型端壁使可转导叶在旋转时不被卡死,并保证端部间隙值不随叶片转动发生变化,从而控制叶片端部泄漏损失。在二维平而上建立的子午流道使得三维流场中流面厚度发生变化,从而对叶栅通道内部涡系结构的形成及发展产生一定的影响。因此,通过对球型端壁子午流道进行改型来抑制间隙泄漏流动有重要的实际意义和研究价值。本文首先对球型端壁上端壁进行改型,分别建立了上端壁提高和延长两种类型的模型,应用CFX流体计算程序对不同模型进行数值模拟,通过分析导叶端部静压力系数,三维泄漏流线及不同弦长截面熵分布等得到了导叶端部泄漏涡的形成及发展规律。并对不同改型的优劣性进行对比分析,结果表明:当上端壁提高时可有效抑制泄漏流动并对下游流场起到优化的作用;当上端壁延长时对泄漏流动也有一定的延缓作用,但端壁过长会导致下游流动混乱。随后,考虑到导叶对下游动叶有一定的干涉作用,因此针对涡轮整级的上端壁进行改型。通过对数值模拟得到的结果进行分析表明,基于级的端壁改型可有效抑制导叶间隙泄漏流动,并在导叶出口处得到气动性能良好的流体,对下游动叶流场起到优化作用,涡轮性能得到提升。最后,对涡轮动叶下端壁进行非轴对称设计,运用三角函数控制法建立端壁型面。采用非轴对称端壁使叶栅通道内周向压差减小,从而影响到整个叶栅通道内的流动,叶片底部的压力分布得到改善,进而改变了二次流动的剧烈程度并且限制了通道涡的过早形成,有效地减弱了通道涡强度达到降低二次流损失的目的。

关键词：变几何涡轮球型端壁泄漏损失非轴对称端壁数值模拟

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变几何涡轮设计技术研究

变几何涡轮设计技术研究

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作者：张宜奎南京航空航天大学

学位级别：硕士

传统固定几何涡轮在设计点附近具有较高工作效率,当工况远离设计点时效率下降严重。为改善涡轮对变工况的适应能力,需要将涡轮设计为变几何涡轮,变几何涡轮通过使部件几何面积可调,目前主要使用的是导叶安装角可调,可以在不调整涡轮转... 详细信息

传统固定几何涡轮在设计点附近具有较高工作效率,当工况远离设计点时效率下降严重。为改善涡轮对变工况的适应能力,需要将涡轮设计为变几何涡轮,变几何涡轮通过使部件几何面积可调,目前主要使用的是导叶安装角可调,可以在不调整涡轮转速的条件下改变涡轮的流量,满足不同工况条件涡轮的功率需求。尽管变几何涡轮在改善变工况性能方面带来收益,但是导叶可调会增加导叶调节机构复杂度和端壁间隙,导致端壁间隙泄漏损失,引起涡轮效率降低;同时导叶安装角变化较大时会导致涡轮级气动参数发生改变,引起下游动叶攻角不匹配,可能会导致动叶流场发生分离。所以对变几何涡轮可调导叶技术和端壁损失控制技术进行研究对指导变几何涡轮设计具有重要意义。首先研究了可调导叶对涡轮性能的影响。针对所研究的小流量涡轮,发现导叶可调可以明显改变流量,导叶转动1度,涡轮流量变化5%左右。安装角增大或减小较大时都会引起动叶气流发生分离,导致涡轮效率下降,导叶关闭时对效率影响更大,导叶喉道打开8度,效率下降2%左右,关闭8度,效率下降13.4%,动叶负攻角设计可以降低涡轮的攻角敏感性。同时对变几何涡轮端壁损失控制技术进行了研究,发现导叶端壁间隙会引起严重的泄漏,在吸力面产生泄漏涡,且间隙越大,泄漏涡强度越强。对导叶端壁进行球面造型处理,调节机构选用导叶两端带圆盘叶冠的旋转盘方案,可以有效抑制导叶端壁间隙泄漏损失,提高涡轮效率。为了减小安装角变化对涡轮性能的损失,开展了转速与安装角匹配研究。导叶安装角增大时,喉道打开,涡轮流量增加,涡轮级反力度增大,气流在导叶通道内的膨胀能力减弱,导叶出口马赫数减小,出口气流角增大,动叶攻角趋向负攻角,而转速降低时,涡轮反力度降低,导叶出口马赫数减小,动叶攻角增加,所以安装角增大和转速降低的共同效果是涡轮流量增大,导叶出口气流角增大,而涡轮反力度、动叶攻角和导叶出口马赫数等参数变化较小,从而使涡轮效率变化较小,反之,减小导叶安装角和增大转速时亦然。

关键词：变几何涡轮导叶安装角变工况泄漏涡攻角

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