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考虑局部径向间隙的压气机可调叶片平面叶栅流场与气动性能研究
1
作者 张谊民 陈绍文 +1 位作者 曾聪 郑龙业 《工程热物理学报》 北大核心 2026年第1期108-117,共10页
在来流马赫数为0.22条件下,采用风洞试验对带有局部径向间隙的压气机可调叶片平面叶栅出口截面进行测量,并采用油流方法捕捉流场结构。结果显示,间隙泄漏涡挤压通道涡至流道中部,增大了角区分离尺度,使总压损失增加16.3%。在径向间隙内... 在来流马赫数为0.22条件下,采用风洞试验对带有局部径向间隙的压气机可调叶片平面叶栅出口截面进行测量,并采用油流方法捕捉流场结构。结果显示,间隙泄漏涡挤压通道涡至流道中部,增大了角区分离尺度,使总压损失增加16.3%。在径向间隙内部针对间隙泄漏流动采用抽吸流动控制方法,在0.22%的抽吸率下使损失下降6.1%。油流结果显示,在抽吸孔下游形成新的分离线,使间隙泄漏流分离线起始位置向下游移动,推迟了泄漏涡的发展,从而抑制了损失产生。 展开更多
关键词 压气机 可调叶片 局部径向间隙 平面叶栅试验 流动控制
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高负荷平面叶栅风洞流场品质分析及改进试验 被引量：2
2
作者 蔡明 王利敏 +2 位作者 高丽敏 景丽娜 王磊 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第1期44-52,I0001,共10页
良好的平面叶栅风洞流场品质是保证叶栅试验数据有效性的关键。详细测量并分析了某亚声速压气机平面叶栅在不同来流条件下的流场品质,根据叶栅风洞情况建立了相应的上端壁抽吸调控方案,研究了不同抽吸强度下上端壁抽吸对叶栅流场品质的... 良好的平面叶栅风洞流场品质是保证叶栅试验数据有效性的关键。详细测量并分析了某亚声速压气机平面叶栅在不同来流条件下的流场品质,根据叶栅风洞情况建立了相应的上端壁抽吸调控方案,研究了不同抽吸强度下上端壁抽吸对叶栅流场品质的改善效果。研究表明:高负荷压气机叶栅在整个工作范围均存在栅前流场不均匀、来流攻角不准确的问题,叶栅被测通道的实际攻角比风洞几何设定值大2°~3°。随着叶栅负荷增大(来流马赫数和攻角增加),流场品质逐渐下降;来流攻角同时影响着栅前马赫数和气流角的均匀性,来流马赫数主要影响栅前马赫数的均匀性。上端壁抽吸能够有效改善大攻角下叶栅流场品质不佳的问题,存在使叶栅流场品质达到最佳的临界抽吸静压,超过临界值后叶栅流场品质逐渐下降。临界抽吸静压下,栅前流场均匀性良好,被测通道的攻角与设定值的差异减小至0.5°~0.9°;叶栅二维性和出口总压损失周期性均有所提升,但是叶栅出气角周期性基本不变。 展开更多
关键词 平面叶栅风洞 叶栅试验 压气机叶栅 流场品质 端壁抽吸
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典型高负荷大弯角压气机叶型的标准叶栅试验
3
作者 李瑞宇 蔡明 +3 位作者 欧阳波 高丽敏 刘波 刘宝杰 《航空学报》 北大核心 2025年第16期34-44,共11页
可靠、完备的压气机平面叶栅试验数据是高负荷压气机设计体系建设和数值方法准确性验证的重要前提。面向高负荷压气机设计体系建设对大弯角标准叶栅试验数据的需求,针对中国自主知识产权叶栅试验数据缺乏、已公开数据难以满足高负荷设... 可靠、完备的压气机平面叶栅试验数据是高负荷压气机设计体系建设和数值方法准确性验证的重要前提。面向高负荷压气机设计体系建设对大弯角标准叶栅试验数据的需求,针对中国自主知识产权叶栅试验数据缺乏、已公开数据难以满足高负荷设计需求以及缺乏流场品质检测导致数据难以正确使用的问题,经国家科技重大专项组研究讨论,借助于西北工业大学在平面叶栅风洞流场品质的影响机理和调控策略的研究成果,基于中国自主设计和构建的高负荷大弯角压气机叶栅NPU-28(叶型弯角43.5°、稠度1.72、扩散因子0.5),开展标准化叶栅试验研究,旨在建立现代高负荷压气机标准叶栅模型。试验获得了来流马赫数0.4、攻角-10.9°~5.1°范围内9个工况下的叶栅攻角特性、叶片表面等熵马赫数以及叶栅通道出口总压损失系数和出气角等丰富的试验数据,提供了流场品质参数(来流马赫数不确定度、轴向速度密度比以及出口周期性指数)、测量位置、试验工况和来流湍流度等完整的试验信息,目前已支撑中国压气机叶型设计体系的建设。 展开更多
关键词 压气机叶栅 平面叶栅风洞试验 高负荷 大弯角 风洞标准模型
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基于来流动量的叶根开槽对压气机叶栅角区分离的影响
4
作者 茅晓晨 王昀煜 +2 位作者 陈璇 焦英辰 刘波 《航空动力学报》 北大核心 2025年第8期375-392,共18页
为控制压气机叶栅中的角区分离现象,以某高亚声速压气机叶栅为对象,通过参数化研究设计了一种基于来流动量的叶根开槽叶栅,并探究了其流动控制机理与低叶栅稠度下的自适应能力。结果表明:开槽叶栅能有效抑制角区分离,尤其对正攻角下的... 为控制压气机叶栅中的角区分离现象,以某高亚声速压气机叶栅为对象,通过参数化研究设计了一种基于来流动量的叶根开槽叶栅,并探究了其流动控制机理与低叶栅稠度下的自适应能力。结果表明:开槽叶栅能有效抑制角区分离,尤其对正攻角下的角区失速流动控制效果显著,降低总压损失的同时也提高了叶片整体的负荷和扩压能力。然而,对于不同的分离形态其控制机理不同,在弱角区分离形态下,主要通过消除集中脱落涡从而减少了0%~25%叶高的总压损失,而对于角区失速形态,由于吸力面分离涡的削弱,显著降低了0%~40%叶高的总压损失。此外,与设计稠度(1.82)相比,更低的稠度下开槽叶栅的性能收益进一步提升。对于稠度为1.33时的开槽叶栅,全攻角范围内的总压损失平均降低29.53%,静压系数平均提高26.06%。因此,在不降低叶栅性能前提下,叶根开槽叶栅可进一步减小叶栅设计稠度,对提高航空发动机的推质比具有极大潜力。 展开更多
关键词 压气机叶栅 角区分离 角区失速 叶栅稠度 涡系结构
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亚声速压气机平面叶栅风洞标准模型建立 被引量：2
5
作者 蔡明 高丽敏 +2 位作者 李瑞宇 欧阳波 刘波 《航空学报》 北大核心 2025年第2期114-131,共18页
平面叶栅风洞标模是轴流压气机设计体系建设以及推动平面叶栅试验技术标准化的关键。基于西北工业大学平面叶栅风洞完成了具有典型亚声速可控扩散叶型的压气机标模叶栅的设计和试验。采用自主建立的流场品质综合调控系统保证了标模叶栅... 平面叶栅风洞标模是轴流压气机设计体系建设以及推动平面叶栅试验技术标准化的关键。基于西北工业大学平面叶栅风洞完成了具有典型亚声速可控扩散叶型的压气机标模叶栅的设计和试验。采用自主建立的流场品质综合调控系统保证了标模叶栅的来流准确性、流场周期性以及展向二维性,在此基础上获取了标模叶栅的进气角特性、轴向密流比特性、叶片表面等熵马赫数分布以及叶栅尾迹分布,并与德国宇航院风洞公开的参考叶栅数据进行了对比。研究表明:标模叶栅流场周期性和准确性良好,具有4个连续通道的进口均匀区域和2个连续通道的出口周期性区域;测量通道的进口马赫数偏差不超过0.005,轴向密流比偏差不超过0.02;出口气流的周期性指数不超过2。与参考叶栅数据的对比表明,设计马赫数0.62下,标模叶栅和参考叶栅的损失、出气角、静压比随进气角的变化趋势基本一致。由于出口测量位置差异导致标模叶栅的损失和出气角较参考叶栅偏大,但静压比基本相同;2套叶栅的叶片表面等熵马赫数分布高度一致。总体而言,建立的标模叶栅试验数据全面、可靠性高。 展开更多
关键词 平面叶栅 风洞试验 标准模型 压气机叶栅 轴向密流比 周期性 二维性
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串列叶栅几何不确定性量化及流动机理分析
6
作者 葛翔雪 朱芮 +2 位作者 琚亚平 李震 张楚华 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第11期3591-3599,共9页
本文从“不确定性”视角出发,针对加工偏差对串列叶栅气动性能影响问题,建立了串列叶片加工偏差几何不确定性参数化表征模型,并在此基础上开展了串列叶栅加工偏差敏感性分析与不确定性流动分析,探究了加工偏差对串列叶栅内部流动的影响... 本文从“不确定性”视角出发,针对加工偏差对串列叶栅气动性能影响问题,建立了串列叶片加工偏差几何不确定性参数化表征模型,并在此基础上开展了串列叶栅加工偏差敏感性分析与不确定性流动分析,探究了加工偏差对串列叶栅内部流动的影响机理。结果表明:串列叶栅前叶前缘、轴向重叠度AO和周向节距比例PP的偏差对气动性能影响较大;其较单列叶栅的正冲角范围鲁棒性能较好,但负冲角范围的鲁棒性较差;串列前叶前缘偏差和AO、PP主要通过影响前缘速度尖峰大小和缝隙流道处气流加速比来影响叶栅气动性能。 展开更多
关键词 轴流压气机 串列叶栅 单列叶栅 加工偏差 不确定性分析
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平面叶栅风洞流场品质主被动调控技术对比
7
作者 蔡明 王利敏 +1 位作者 景丽娜 高丽敏 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第10期12-22,共11页
高负荷状态下压气机平面叶栅试验流场品质通常不佳,需借助调控手段提升流场品质以确保试验数据可用。基于亚声速平面叶栅风洞设计了可调尾板的被动方案,研究了尾板安装角对大攻角状态下叶栅流场品质及性能的影响,并与之前研究的上端壁... 高负荷状态下压气机平面叶栅试验流场品质通常不佳,需借助调控手段提升流场品质以确保试验数据可用。基于亚声速平面叶栅风洞设计了可调尾板的被动方案,研究了尾板安装角对大攻角状态下叶栅流场品质及性能的影响,并与之前研究的上端壁抽吸主动方案的结果进行对比。结果表明:可调尾板通过改变叶栅出口静压分布来调节叶栅进口流场品质。随着尾板安装角减小,靠近上尾板的叶栅出口静压减小,靠近下尾板的叶栅出口静压增大,叶栅流场品质得到提升,然而,若减小尾板安装角超过一定限度,栅前流场均匀性和出口流场周期性将会下降,因此,为达到最佳流场品质,需控制尾板安装角在特定临界值;由于尾板对出口气流的隔离作用,叶栅出气角周期性最好,周期性指数在1以内。上端壁抽吸对叶栅进口流场均匀性的改善比可调尾板更好。由于两种手段的调控机理和流场品质差异,可调尾板调控后叶栅出气角比上端壁抽吸偏小2°左右,损失偏大约0.02;两者的静压比和叶片表面等熵马赫数差异较小。 展开更多
关键词 平面叶栅风洞 压气机叶栅 可调尾板 附面层抽吸 流场品质 流动控制
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端壁运动对串列扩压叶栅气动性能与叶尖流动特性的影响
8
作者 茅晓晨 丁志华 +3 位作者 王昀煜 张鹏 高丽敏 刘波 《航空动力学报》 北大核心 2025年第12期283-298,共16页
采用数值模拟方法从熵产率、堵塞因子、泄漏流动能分量等角度定量与定性探究了端壁运动对串列扩压叶栅气动性能与叶尖流动特性的影响,主要结论如下:首先,端壁运动后,串列叶栅整体损失降低,叶尖区域堵塞加剧,且气流转折角减小,落后角增... 采用数值模拟方法从熵产率、堵塞因子、泄漏流动能分量等角度定量与定性探究了端壁运动对串列扩压叶栅气动性能与叶尖流动特性的影响,主要结论如下:首先,端壁运动后,串列叶栅整体损失降低,叶尖区域堵塞加剧,且气流转折角减小,落后角增大。在-4°~4°攻角范围内,损失降低3.9%以上,堵塞加剧30.4%以上。其次,端壁运动增加了前后叶的泄漏流流量,分别相对增加12.3%与9.9%以上,但降低了缝隙射流流量。同时,端壁运动使得前后叶泄漏流动能比增大,二次流动能占主导地位,前后叶负荷增加,最大压差位置提前,泄漏涡的形态与发展发生改变并抑制了射流涡的形成。此外,端壁运动显著削弱了端壁剪切效应及缝隙射流掺混作用,扩大了前叶泄漏流周向影响范围并造成了二次泄漏,使得前叶熵产大幅降低,而后叶熵产变化较小,前后叶堵塞加剧。端壁运动与攻角的变化对串列叶栅前叶的影响较后叶更大,这主要是缝隙射流调控作用的结果。 展开更多
关键词 串列叶栅 泄漏流 端壁运动 剪切效应 涡系结构
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跨声速涡轮叶栅损失分解方法对比研究
9
作者 魏巍 李雪松 +1 位作者 李艳 李宇红 《工程热物理学报》 北大核心 2025年第12期4005-4014,共10页
针对跨声速涡轮叶栅流场损失分解问题,采用能量损失系数和功率损失方法将雷诺平均方法(RANS)模拟的跨声速涡轮叶栅流场损失定量分解为叶片边界层层流损失、湍流损失、激波损失和尾缘后尾迹掺混损失,并对比了两种方法在损失表征和损失分... 针对跨声速涡轮叶栅流场损失分解问题,采用能量损失系数和功率损失方法将雷诺平均方法(RANS)模拟的跨声速涡轮叶栅流场损失定量分解为叶片边界层层流损失、湍流损失、激波损失和尾缘后尾迹掺混损失,并对比了两种方法在损失表征和损失分解上的特征。研究结果表明:损失功率法具有损失可累加性,识别出涡轮叶栅尾缘燕尾激波与尾迹相互作用产生的高损失区域,在损失的定量和定性分析上具有优势。损失分解结果表明本文涡轮叶栅激波损失达到总损失的8.6%∼19.4%。基于功率损失和能量损失系数的两种损失分解方法各有所长,值得互相借鉴。 展开更多
关键词 功率损失 能量损失系数 跨声速流动 涡轮叶栅 损失分解
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大型低噪声高效轴流风扇任意涡流叶栅设计方法及其在工程型声学风洞中的应用
10
作者 刘沛清 陈阅 +3 位作者 张瑾 郭昊 屈秋林 马利川 《空气动力学学报》 北大核心 2025年第12期17-30,I0001,共15页
大型气动声学风洞对试验段高流场品质与低背景噪声的需求,对轴流风扇的气动设计提出了更严峻的挑战。针对低噪声风扇桨叶片数多的特点,本文将桨叶之间的干涉行为纳入设计考量,同时,为避免桨叶根部区气流分离导致效率降低与噪声增大,放... 大型气动声学风洞对试验段高流场品质与低背景噪声的需求,对轴流风扇的气动设计提出了更严峻的挑战。针对低噪声风扇桨叶片数多的特点,本文将桨叶之间的干涉行为纳入设计考量,同时,为避免桨叶根部区气流分离导致效率降低与噪声增大,放弃了传统孤立桨叶自由涡流设计方法和自由涡流叶栅设计方法,采用任意涡流叶栅设计方法,经过研究选取涡流指数α=0.85作为设计值,并根据Wallis给出的图表和叶栅实验数据进行了桨叶叶栅的干扰修正。本文系统总结了低噪声高效轴流风扇的气动设计限制条件和降噪策略,并在此基础上开展了综合设计。最终设计方案采用桨叶和反扭导流片组合系统,风扇桨叶数目为16片,采用低雷诺数、高升力、失速性能良好的翼型,叶根区选用GOE797翼型(相对厚度16%),叶梢区选用GOE796翼型(相对厚度12%)。反扭导流片数目为7片,导流片翼型采用C4翼型(相对厚度12%)。在设计转速310 r/min下,风扇整体系统效率为86.2%,桨尖线速度为119.7 m/s,符合低噪声风扇桨尖速度不高于150 m/s的设计要求。数值模拟结果表明,风扇运行平稳,出口流动平行于风洞轴线,在工作转速范围内未见到桨根区气流分离。通过与实测数据进行比较,发现计算流量与实测流量(风洞收缩段压差法测量取得流量值)之间的相对误差小于2.3%;不同转速下电机输出轴功率的实测值与设计值相比最大误差为4.0%,且在转速大于100 r/min时,所有实测功率均未超过设计值。综合而言,本文设计的轴流风扇在不超过设计转速(310 r/min)时,可实现风洞速度目标,同时保证电机负载不超限,满足系统对气动性能与低噪声运行的双重要求。 展开更多
关键词 任意涡流叶栅设计方法 桨叶 反扭导流片 声学风洞 轴流风扇
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进口附面层条件对压气机串列叶栅端区流动特性的影响
11
作者 茅晓晨 焦英辰 杨宗豪 《航空动力学报》 北大核心 2025年第3期380-392,共13页
进口附面层(IBL)条件对压气机内部流动特性具有显著影响,为探究其对高负荷压气机串列叶栅端区流动特性的影响,采用定常数值方法对某高亚声速压气机串列叶栅流场进行计算,并研究了不同进口条件,包括附面层厚度及常规和倾斜两种形式对叶... 进口附面层(IBL)条件对压气机内部流动特性具有显著影响,为探究其对高负荷压气机串列叶栅端区流动特性的影响,采用定常数值方法对某高亚声速压气机串列叶栅流场进行计算,并研究了不同进口条件,包括附面层厚度及常规和倾斜两种形式对叶尖泄漏和角区分离两种流动结构的影响,结果表明:在无叶尖间隙时,进口附面层增厚会使角区分离在前叶的三维尺度以及后叶的周向范围增大,附面层倾斜效应使前叶二次流削弱而后叶二次流增强,总压损失降低,且进口附面层厚度增大使倾斜效应对角区流动的影响降低。1%叶高间隙下,增大附面层厚度使泄漏涡的展向尺度增大,附面层倾斜效应则使前叶泄漏涡增强,后叶泄漏涡减弱,总压损失减小,而进口附面层厚度增加使倾斜效应对叶尖端区流动的影响增强。 展开更多
关键词 串列叶栅 进口附面层 倾斜附面层 叶尖泄漏流 角区分离
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二维叶栅内H_(2)O/CO_(2)混合工质凝结流动特性及激波演化
12
作者 韩旭 施海波 《热能动力工程》 北大核心 2025年第6期65-71,91,共8页
为研究超临界水煤气制氢技术中所用混合工质透平低压级内的非平衡凝结流动特性和激波演化规律,建立了二维叶栅通道,设置CO_(2)质量分数为0%,10%,20%,30%,40%5种不同组分混合工质,采用自编程的双组分凝结模型对透平低压区H_(2)O/CO_(2)... 为研究超临界水煤气制氢技术中所用混合工质透平低压级内的非平衡凝结流动特性和激波演化规律,建立了二维叶栅通道,设置CO_(2)质量分数为0%,10%,20%,30%,40%5种不同组分混合工质,采用自编程的双组分凝结模型对透平低压区H_(2)O/CO_(2)混合气体进行数值模拟,研究二维叶栅内混合工质凝结流动特性及伴随的激波效应。结果表明:CO_(2)作为不凝气体对混合工质的凝结产生了抑制,CO_(2)组分含量从0%增加到40%过程中,混合工质中的H_(2)O分压逐步减小,凝结速度减慢,凝结位置向后移动,液滴增长区域面积减少了37.56%,流道最大湿度从0.0486降低到0.0287;CO_(2)组分含量增加使得水蒸气凝结量减少,释放凝结潜热产生的压力脉动减小,对气动激波的干涉作用减弱,叶栅通道内激波效应增强;CO_(2)组分含量的不同会引发水蒸气凝结位置的变化,凝结压力脉动的位置也随之改变,最终导致叶栅尾缘激波形态发生改变。 展开更多
关键词 混合工质 跨音速叶栅 非平衡凝结 激波演化
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表面粗糙度对跨音速叶栅流动特性的影响
13
作者 董中杰 《汽轮机技术》 北大核心 2025年第1期49-51,共3页
针对汽轮机低压末级叶片表面粗糙度容易变大问题,利用数值模拟的方法分析了不同表面粗糙度对跨音速二维叶栅流动的影响。结果表明,粗糙度从0.025mm增大到0.20mm时,靠近叶片出汽边位置,内弧侧总压基本不变,而背弧侧低压区先扩大后减小,... 针对汽轮机低压末级叶片表面粗糙度容易变大问题,利用数值模拟的方法分析了不同表面粗糙度对跨音速二维叶栅流动的影响。结果表明,粗糙度从0.025mm增大到0.20mm时,靠近叶片出汽边位置,内弧侧总压基本不变,而背弧侧低压区先扩大后减小,从而导致叶型损失先增大后减小,粗糙度0.10mm时,损失最大,这种变化规律是由于叶型喉部激波与背弧附面层干涉引起的附面层厚变化导致的。 展开更多
关键词 表面粗糙度 跨音速叶栅 叶型损失 变工况
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基于多重余弦函数的积垢建模及其对叶栅气动性能影响
14
作者 高丽敏 涂盼盼 +1 位作者 杨淞 魏沛羽 《航空动力学报》 北大核心 2025年第9期362-375,共14页
为了模拟压气机叶片表面积垢的不规则粗糙特征,针对压气机叶片积垢粗糙特征的关键参数,基于多重余弦函数建立了描述压气机叶栅不规则粗糙积垢的几何模型。以某扩压叶栅为研究对象,采用数值模拟手段研究了不同积垢粗糙结构参数对扩压叶... 为了模拟压气机叶片表面积垢的不规则粗糙特征,针对压气机叶片积垢粗糙特征的关键参数,基于多重余弦函数建立了描述压气机叶栅不规则粗糙积垢的几何模型。以某扩压叶栅为研究对象,采用数值模拟手段研究了不同积垢粗糙结构参数对扩压叶栅气动性能的影响。结果表明:不规则粗糙叶栅积垢造成了气动性能退化,流动损失增加,且随着松散层积垢表面粗糙度的增加气动性能退化程度加剧,这一现象在负攻角工况尤为显著。相较于积垢表面粗糙度大小,积垢粗糙结构宽度对气动性能退化的影响相对较小。相较于压比,总压损失对叶栅积垢更加敏感,当积垢造成总压损失最大增加145.75%时相应的压比仅降低3.07%。 展开更多
关键词 压气机积垢 不规则表面粗糙度 积垢建模 压气机叶栅 气动性能
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带尾缘劈缝冷气喷射的涡轮叶栅性能实验及计算 被引量：10
15
作者 曾军 乔渭阳 +1 位作者 孙大伟 曾文演 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第6期710-715,共6页
通过平面叶栅实验和CFD数值计算方法,研究了叶片尾缘全劈缝冷气喷射下涡轮叶栅流场和气动性能。试验和计算发现,在冷气喷射条件下用不同损失系数描述涡轮叶栅性能,结论明显不同,用考虑冷气能量的能量损失系数评价气冷涡轮叶栅性能较为... 通过平面叶栅实验和CFD数值计算方法,研究了叶片尾缘全劈缝冷气喷射下涡轮叶栅流场和气动性能。试验和计算发现,在冷气喷射条件下用不同损失系数描述涡轮叶栅性能,结论明显不同,用考虑冷气能量的能量损失系数评价气冷涡轮叶栅性能较为准确和客观。在较小的冷气流量下,劈缝冷气喷射使叶栅能量损失降低,尾缘劈缝冷气喷射可改善近尾迹区域的流动,减小尾迹亏损,降低尾迹掺混损失。尾缘劈缝冷气射流方向偏向叶片某型面,则尾迹损失峰值朝此型面偏移。 展开更多
关键词 涡轮叶栅 叶栅流 能量损失 数值仿真 叶栅 实验 气体喷射 气动特性
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基于SBES的压气机叶栅非轴对称端壁影响机理研究 被引量：1
16
作者 崔元辰 羌晓青 欧阳华 《节能技术》 2025年第4期291-296,共6页
为了探究非轴对称端壁造型对压气机角区分离流动的影响机理,本文首先选取压气机直叶栅为研究对象,采用非轴对称端壁造型方法,以最大化降低出口总压损失系数为优化目标设计得到一套非轴对称端壁优化叶栅。随后,基于SBES湍流模型,对该叶... 为了探究非轴对称端壁造型对压气机角区分离流动的影响机理,本文首先选取压气机直叶栅为研究对象,采用非轴对称端壁造型方法,以最大化降低出口总压损失系数为优化目标设计得到一套非轴对称端壁优化叶栅。随后,基于SBES湍流模型,对该叶栅开展了详细的数值模拟,计算结果表明:对比原型叶栅,优化叶栅的出口总压损失系数在设计工况下相对下降了14.63%,其他工况时相对下降最少也达到了7.41%。通过对比端壁几何造型与近端壁处流动情况后发现,端壁的凸起结构能够有效阻断角区内不同涡结构的相互作用,而凹陷结构能够引导角区低能流体的流动,从而实现疏导相结合的流动控制效果。 展开更多
关键词 压气机叶栅 非轴对称端壁造型 优化设计 角区流动分离 应力混合涡流模拟
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平面叶栅叶顶间隙流场的PIV实验研究
17
作者 廖志弘 薛志亮 +2 位作者 樊雨骐 周永刚 吴学成 《动力工程学报》 北大核心 2025年第9期1387-1395,共9页
为研究叶顶间隙内部流场特征,搭建了平面叶栅实验系统,提出了将超声雾化水雾粒子作为示踪粒子、在测量区域上游导流叶栅入口加载示踪粒子的方案,通过数值模拟研究了示踪粒子加载对流场的影响及其加载特性,开展了流场可视化粒子成像测速(... 为研究叶顶间隙内部流场特征,搭建了平面叶栅实验系统,提出了将超声雾化水雾粒子作为示踪粒子、在测量区域上游导流叶栅入口加载示踪粒子的方案,通过数值模拟研究了示踪粒子加载对流场的影响及其加载特性,开展了流场可视化粒子成像测速(particle image velocimetry,PIV)实验,获得了间隙内部速度场图像。结果表明:示踪粒子加载方案满足PIV流场测量要求,能够获得高分辨率的流场图像;在叶顶间隙上、下游存在低速区,内部中、后段存在高速区,随着主流速度的增加,泄漏流速度增加,在下游的低速区越明显,并且随着距离叶顶高度的增加,内部高速区扩大。 展开更多
关键词 平面叶栅 叶顶间隙 流场特征 超声雾化水雾 PIV
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船用燃机涡轮导叶扇形叶栅气动性能试验研究
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作者 牛夕莹 郑群 +3 位作者 高春祥 林枫 高杰 胡博 《舰船科学技术》 北大核心 2025年第2期113-119,共7页
为了验证全三维优化设计效果,并探索适用于船用燃气轮机工作特点的叶型,利用扇形涡轮叶栅试验台,针对某船用燃气轮机原型和改型两套涡轮导叶,开展了不同攻角下的扇形叶栅气动性能试验。应用五孔探针、叶片表面静压测量孔,分别测量了叶... 为了验证全三维优化设计效果,并探索适用于船用燃气轮机工作特点的叶型,利用扇形涡轮叶栅试验台,针对某船用燃气轮机原型和改型两套涡轮导叶,开展了不同攻角下的扇形叶栅气动性能试验。应用五孔探针、叶片表面静压测量孔,分别测量了叶栅出口流场、不同叶高处叶片型面的压力,分析了导叶出口截面速度场及总压损失分布,导叶根、中、顶这3个截面压力分布,以及节距平均出口气流角、总压损失系数沿叶高分布等。优化前后试验结果对比分析表明:经优化改型后,沿叶高方向导叶表面压力分布更趋均匀化,叶片后部加载特征更加明显,在试验攻角范围内(-10°~+10°)导叶总压损失系数明显减小,且攻角变化对损失影响较小。结果表明,导叶该型是成功的,改进后的导叶对变工况的适应性更加优良,非常适合用于工况变化较为频繁的船用燃气轮机。 展开更多
关键词 船用燃气轮机 涡轮导叶 扇形叶栅 气动性能
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脉动来流下燃氢涡轮叶栅端壁气膜冷却特性
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作者 张昊 白波 +1 位作者 李志刚 李军 《西安交通大学学报》 北大核心 2025年第10期75-86,共12页
为厘清掺氢/全氢燃烧诱发的燃气脉动对下游涡轮叶栅流动传热和冷却特性的影响,基于某研究所真实掺氢/全氢燃烧脉动测量数据和跨声速风洞试验数据,采用非定常数值方法,系统研究了设计运行工况下,燃气脉动频率(1、3、5 kHz)对涡轮叶栅端... 为厘清掺氢/全氢燃烧诱发的燃气脉动对下游涡轮叶栅流动传热和冷却特性的影响,基于某研究所真实掺氢/全氢燃烧脉动测量数据和跨声速风洞试验数据,采用非定常数值方法,系统研究了设计运行工况下,燃气脉动频率(1、3、5 kHz)对涡轮叶栅端区流动和端壁气膜冷却的影响。研究结果表明:脉动来流显著降低了端壁气膜冷却效率,其影响呈非单调频率依赖性,当频率为3 kHz时气膜冷却效率降幅最小,约为4.02%,当5 kHz时降幅最大,约为11.28%;端壁气膜冷却效率波动幅度随频率增加呈现先减小后增加趋势,气膜孔下游及叶栅喉部区域波动幅值最大;气膜冷却效率波动频率与进口脉动频率严格同步,即叶栅通道中脉动频率不发生衰减;随着脉动频率的增加,台阶下游空腔涡逐渐向端壁下游扩张,高频(5 kHz)脉动下空腔涡和马蹄涡强度显著增强,诱发端区二次流结构失稳,导致端壁气膜冷却性能下降和波动幅值增加。研究揭示了脉动来流下涡轮叶栅端区流动冷却耦合机制和脉动特性,为燃氢涡轮叶栅端区高效冷却布局设计提供了参考。 展开更多
关键词 燃氢涡轮 叶栅端壁 脉动来流 气膜冷却效率
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叶栅式反推装置动力学特性分析及试验研究
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作者 王晓宇 赵敬超 +2 位作者 孟超 周生浩 罗忠 《航空动力学报》 北大核心 2025年第11期9-22,共14页
基于反推装置工作原理,提取单链路运动机构,保留关键运动副接触状态及关键部件尺寸,设计研制反推装置模拟试验台,通过开展不同载荷工况下原理级试验项目,得到机构阻滞力及导轨刚度变化规律,同时建立含间隙碰撞的刚柔耦合反推装置非线性... 基于反推装置工作原理,提取单链路运动机构,保留关键运动副接触状态及关键部件尺寸,设计研制反推装置模拟试验台,通过开展不同载荷工况下原理级试验项目,得到机构阻滞力及导轨刚度变化规律,同时建立含间隙碰撞的刚柔耦合反推装置非线性动力学仿真模型,完成试验仿真对比验证。结果表明:纵向加载相比于横向加载工况下,机构最大阻滞力同比增大19%,当横向载荷低于150 N时,阻滞力峰值近似线性增加,增长率约为22%;机构导轨在纵向加载下整体变形比较稳定,横向载荷影响下变化更加敏感,但随着载荷的增大,导轨的振动现象受到抑制;试验数据与仿真结果基本一致,验证了试验的合理性和模型的正确性。 展开更多
关键词 叶栅式反推 试验设计 阻滞力 刚度变形 理论验证
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