船用废气涡轮增压器压气机内部流场数值研究

利用三维数值模拟技术对某型船用柴油机废气涡轮增压器压气机内部流场进行了数值分析,得到了额定转速下压气机内部流道气体流动情况。分析了压气机转子流道流场和径向扩压器流道流场,得到了主要气动参数分布。数值分析表明,在额定工况下离心叶轮内靠近叶轮出口处以及径向扩压器流道内流体均存在跨音速流动区域,同时在扩压器叶片吸力面下游位置存在低速涡流区域;压气机转子流道和扩压器流道的相互干扰及叶顶间隙的存在是导致压气机内部出现流动分离的主要原因。     

叶顶间隙对高压比离心压气机性能的影响机理

为了研究高压比离心压气机叶顶间隙流动损失的产生机理,建立了18个不同叶顶间隙的压气机叶轮模型,采用数值方法对其进行流场求解计算,对比分析有叶顶间隙与无叶顶间隙下压气机叶轮流道内的流场特性,进行不同叶顶间隙下叶轮流动的对比研究.结果表明:在设计转速与流量下,等熵效率与压比随叶顶间隙比率的增加而近似线性减小;叶轮流道内产生的泄漏涡与主叶片前缘激波相互作用造成有叶顶间隙下的流动损失,高速流体与机匣壁面作用产生的壁面涡与主、辅叶片前缘的激波共同造成了无叶顶间隙下的流动损失;随着叶顶间隙的不断增加,泄漏涡与激波相互作用产生的影响力不断向下游移动,导致压气机性能的不断降低.     

半开式离心压气机通流部分优化设计

从流体力学的基本概念出发,提出了鉴别半开式离心压气机叶轮势流场品质的三条准则。根据这三条准则,可设计出叶轮较佳几何参数和型线。 借助给出的试验数据来设计无叶扩压器径向比和有叶扩压器进口几何喉面积,能可控地确定这种压气机的喘振线。使它既与给定的管纲特性线相近(整个运行区效率较高),但又不与它相交(否则引起喘振)。各元件的气动负荷均匀、合理,以利整机绝热效率提高。     

基于差异演化算法和残差修正的涡轮增压机组防喘振控制

某型船用涡轮增压机组在低负荷运行时压气机容易发生喘振的问题。在涡轮增压机组喘振机理分析的基础上,采用差异演化算法辨识机组的理论喘振边界线,并利用机组出厂试验数据和理论计算结果的残差进行修正,避免采用经验值或理想状态下的实验数据作为辨识依据所造成的误差。在辨识得到的喘振边界线和已有涡轮增压机组模型的基础上,研究某型船用增压锅炉涡轮增压机组在低负荷运行时的喘振特性,并通过仿真实验得到压气机转速、增压比、空气流量与防止喘振的旁通阀最小开度与空气旁通流量之间的关系。结果表明:当压气机转速低于额定转速的8.35%时,必须紧急停机后重新启动;当转速高于额定转速的20.37%时,正常情况下不会出现喘振现象;当转速介于额定转速的8.35%~20.37%时,应保持对应的旁通挡板安全开度。     

采用磁轴承的斜流式压缩机

一般说来,由于压缩机是压送压缩性流体,因此在高压力比的多级压缩机中,从进口到出口,叶轮压送的容积流量是变化的,所以,为了维持压缩机的效率,必须在最佳比速范围内选择相应的叶轮。为此,在需要高压力比的场合,压缩机通常应分为低压级和高压级,并在两级之间设置齿轮增速器。可是,如果在进口侧采用比速高的叶轮,并能减小叶轮外径的话,那么,就能省去齿轮增速器。传统的压缩机,即使采用三维叶轮,比速极限可达500左右,但是,日立制作所现在研     

两级双转子对置式离心压气机气动设计和强度校核

[目的]为完成某小型燃气轮机用两级双转子对置式离心压气机设计,[方法]将Concepts NREC和Numeca软件相结合,对两级双转子对置式离心压气机气动设计和三维流场进行校核;叶轮选取0Cr17Ni4Cu4Nb材料,采用ANSYS软件在线弹性范围内分析及校核离心叶轮强度和振动特性。[结果]气动设计结果表明,在设计流量点,两级离心压气机总压比为7.97,绝热效率为80.39%,稳定裕度为17.2%。强度和振动分析结果表明,叶轮静强度满足材料强度要求;根据"三重点"共振理论,两级离心叶轮均无共振危险。[结论]得到了同时满足气动、强度和振动要求的高压比、高效率和宽稳定裕度两级离心压气机设计方案,可为小型燃气轮机设计和技术集成、试验测试等提供基础支撑。     

基于数值试验的喷水推进轴流泵的一体化设计

在给定流量、转速和扬程的设计指标下,综合分析和选取决定叶轮水动力性能的主要几何参数,采用升力法进行喷水推进轴流泵叶轮的水力设计。然后运用CFD方法对所设计轴流泵在设计点水动力性能进行数值模拟,计算结果表明:水力效率和扬程均满足设计要求。此基础上计算得到了该泵的扬程-流量、功率-流量、效率-流量特性曲线,进一步验证设计的合理性。最后将在设计工况下计算得到的水动力载荷导入有限元分析软件进行叶轮应力分析,校核了设计工况下叶片强度;同时,对叶轮进行模态分析,结果显示:所设计叶片固有频率远离轴频、叶频,能很好地避开叶轮共振。     

低比转速喷水推进轴流泵空化性能研究

基于低比转速喷水推进轴流泵空化性能重要性的分析,对所设计的低比转速喷水推进轴流泵水力模型在设计流量下进行CFD空化模拟,分析空化特性和空化发生、发展过程,并通过模型空化试验比较验证数值模拟结果。比较表明:设计流量下,模型试验与数值模拟结果相吻合。研究结果为低比转速喷水推进轴流泵空化性能的深入研究提供参考。     

轴流压气机的前加级设计

一、前言在船用燃气轮机老机型压气机的更新中,往往是采用在现成的压气机(简称原机)上加置前加级的办法。加了前加级后,可以同时提高流量和压比。加级法的好处是:可以充分利用原机的气动设计、结构设计、工艺技术上的已有成果和现成的工艺装备,但前加级机的设计要受原机通道     

斜流轴流组合式多级压气机气动设计与流场数值模拟

[目的]压气机是燃气轮机的核心部件之一,它直接决定了燃气轮机性能的优劣。斜流压气机是介于轴流压气机和离心压气机之间的一种形式,兼具离心压气机高压比和轴流压气机流通能力强的优点。[方法]采用一套通用于轴流、离心和斜流压气机的S2流面气动设计和任意中弧线叶片造型的程序,对某斜流+轴流组合式多级压气机进行气动设计,研究确定压气机的流道形式、环量分布,并对其进行叶片造型。在设计时,结合商用数值模拟软件对该组合式压气机进行流场数值分析。[结果]结果表明,该斜流轴流组合式压气机的各项参数均满足设计指标,压气机两级总压比和绝热效率分别达到4.3和88%。[结论]该斜流轴流组合式的压气机设计有如下难度:一是斜流级静子进口处马赫数较高,在斜流静子中控制气流流动的难度较大;二是为控制气流在斜流静子中的分离,斜流级静子弯度较小,导致轴流级处于较大的负攻角状态,斜流与轴流的级间匹配难度较大。