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本文以方案中耐高溫軸流風(fēng)機的定子葉片為例進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計,優(yōu)化了s1流面葉型,耐高溫軸流風(fēng)機采用三維葉片技術(shù)-了定子葉柵內(nèi)的流動。通過三維數(shù)值模擬,對s2流面設(shè)計中的損失和滯后角模型進(jìn)行了標(biāo)定,為葉片三維建模提供了依據(jù)。通過與初步三維設(shè)計結(jié)果的比較,耐高溫軸流風(fēng)機,兩種設(shè)計方案的氣動參數(shù)徑向分布一致,證實了耐高溫軸流風(fēng)機設(shè)計過程中s2流面設(shè)計的準(zhǔn)確性和-性。由于葉尖泄漏流的存在,葉尖壓力比與氣流角(圖中灰色虛擬線圈所示的面積)之間存在一定的偏差,但通過三-fd的修正,嵌入式耐高溫軸流風(fēng)機,s2的設(shè)計趨勢預(yù)測了葉尖泄漏流對氣動參數(shù)徑向分布的影響;bec在高負(fù)荷下,定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象,導(dǎo)致了出口氣流角和s2設(shè)置的初步三維設(shè)計。預(yù)測結(jié)果略有不同(圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域)。耐高溫軸流風(fēng)機利用一條非均勻有理b-sline曲線來描述由四個控制點(紅點)控制的曲線,包括前緣點和后緣點。葉片體由四條非均勻曲面、兩個吸力面和兩個壓力面組成,同時與較大切圓(灰圓)和前緣后緣橢圓弧相切。利用mit mises程序?qū)1型拖纜葉片進(jìn)行了流場分析。采用b-l(baldwin-lomax)湍流模型和ags(abu-ghamman-shaw)旁路過渡模型描述了過渡過程。
通過在耐高溫軸流風(fēng)機葉尖壓力面附近擴(kuò)展合適的葉尖平臺,可以有效地減小葉尖泄漏和氣動損失。模擬了三種耐高溫軸流風(fēng)機不同長度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內(nèi)部流場。結(jié)果表明,三段小翼可以-葉柵頂部的流動狀況,并在不同程度上削弱泄漏渦的強度。周志華等[10]計算了某型渦軸發(fā)動機高壓渦輪一級的三維流場。結(jié)果表明,錐形間隙能有效地控制間隙內(nèi)的泄漏流速,減少間隙內(nèi)的堵塞,從而提高其整體性能。在套管處理方面,yang等人[11]發(fā)現(xiàn)自循環(huán)殼體處理后壓縮機的穩(wěn)定流量范圍明顯增大,這是由于葉片負(fù)荷降低、低能流體吸附能力降低和周向流量畸變能力降低所致。耐高溫軸流風(fēng)機的不同分區(qū)數(shù)的非軸對稱套管處理。實驗表明,合理的非軸對稱殼體處理結(jié)構(gòu)可以使壓縮機的穩(wěn)定裕度提高13%,峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽對壓氣機葉頂流場產(chǎn)生低頻非定常影響信號。耐高溫軸流風(fēng)機在低速壓縮機上測試了不同結(jié)構(gòu)的斜槽殼體處理。實驗表明,合理的配置可以提高壓縮機效率1%~2%,而不會對失速裕度產(chǎn)生不利影響。
gambit軟件用于耐高溫軸流風(fēng)機模型建立和網(wǎng)格生成?紤]到耐高溫軸流風(fēng)機葉片翼型結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和頂部區(qū)域的三維流動,可逆轉(zhuǎn)耐高溫軸流風(fēng)機,首先選擇三角形網(wǎng)格劃分葉片頂部,并利用尺寸函數(shù)對網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化,以-耐高溫軸流風(fēng)機網(wǎng)格。其它區(qū)域的網(wǎng)格劃分為動葉區(qū)域網(wǎng)格作為參考,采用結(jié)構(gòu)化/非結(jié)構(gòu)化混合網(wǎng)格。為了-精度和網(wǎng)格獨立性,對原風(fēng)機在216萬、245萬、286萬和337萬網(wǎng)格條件下的性能進(jìn)行了模擬。結(jié)果表明,隨著網(wǎng)格數(shù)量的增加,總壓和效率逐漸接近樣本值,337萬和286萬網(wǎng)格的總壓和效率偏差分別為0.085%和0.024%。綜合模擬精度和網(wǎng)格數(shù)確定了所用的總網(wǎng)格數(shù)。這個數(shù)字是286萬。其中動葉面積198萬片,小型耐高溫軸流風(fēng)機,集熱器、導(dǎo)葉面積和擴(kuò)壓管網(wǎng)格數(shù)分別為30萬片、26萬片和32萬片。在模擬葉尖間隙形狀的變化之前,將原始風(fēng)扇的模擬結(jié)果與參考文獻(xiàn)中的耐高溫軸流風(fēng)機性能進(jìn)行了比較。結(jié)果表明,在33.31-46.63m3_s-1流量范圍內(nèi),總壓和效率的平均相對誤差分別為3.0%和1.5%,表明結(jié)果能夠反映風(fēng)機的實際性能。
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