摘要：为研究叶片进出口几何形状对离心叶轮内部流场及气动性能影响,以某离心叶轮为研究对象,对叶片进出口前、尾缘分别进行不同尺寸修圆处理,采用SSTk-ω湍流模型与High Resolution数值方法进行周期性单流道数值模拟,研究了叶片不同尺寸进出口前、尾缘修圆产生的几何形状对离心叶轮内部流场分布和气动性能的影响。研究结果表明:叶片进口前缘平凸形修圆能够增加离心叶轮总压比和多变效率,减少气流在进口前缘局部流动分离损失;平凸形修圆尺寸越小,多变效率和总压比增加越明显,在设计工况点二者最大增加约1%;叶片尾缘压力面修圆能够增加离心叶轮的多变效率,但降低了离心叶轮的总压比,而尾缘吸力面修圆能达到同时增加离心叶轮多变效率和总压比的目的,使得设计工况下多变效率最大增加约1%,总压比最大增加约5%,且减少了气体流出叶轮时的尾迹损失。对叶片前缘小尺寸平凸形修圆和尾缘吸力面的大尺寸修圆,不仅能减少叶片进出口局部流动损失,而且能使设计工况点多变效率增加约1.5%,总压比增加约7%,从而提高离心叶轮的做功能力,为离心叶片设计优化和高效加工制造提供了参考。

摘要：机匣处理是一种较早被研究和成功运用的压气机被动扩稳技术。传统机匣处理研究一般针对叶轮部件,本文针对叶轮和扩压器提出了混合回流式机匣处理,采用数值模拟的方法,研究了混合回流式机匣处理的扩稳效果和扩稳机理。研究结果表明:较为理想的混合回流式机匣处理方案可以提高9.4%的失速裕度,设计点效率下降1.7%。混合回流式机匣处理对叶轮主叶片前缘、扩压器叶片前缘以及扩压器叶片尾缘的气流改善是实现扩稳的主要原因。

摘要：为提高任意扭曲叶轮五轴整体铣制的加工质量和效率,在粗铣阶段,拟合出一个"加厚"的单一直纹面叶片来包络任意扭曲叶片,实现用侧铣来完全代替点铣加工;在半精加工阶段,对侧铣粗加工作出改进,选取符合条件的原设计任意曲面的型值线作为分界线,分段进行直纹面的拟合,实现分段侧铣,同时兼顾高效性和叶片成形面精确度要求。并以某型号叶轮为例,通过整体建模、数控编程以及实际加工验证了算法在实践中的可行性。

摘要：为探讨往复式压缩机升程限制器型线对阀片动应力的影响,将阀片的单质点模型与压缩机热力学模型相结合,其中前者包括微分形式的阀片运动方程,后者包括气体工质的质量守恒方程和能量守恒方程。采用四阶龙格–库塔法对模型方程组进行耦合求解,并发展相应Fortran程序,预测了排气阀片上的动态压差。将获得的动态压差作为输入数据,利用ANSYS/LS-DYNA软件对阀片变形进行预测。在阀片与限制器碰撞瞬间,通过圆弧与直线的曲线拟合逼近阀片变形曲线,进而获得复合型限制器型线。分别对新设计的圆弧–直线型限制器和传统直线型限制器及圆弧型限制器的阀片动应力进行模拟预测。数值结果表明:新设计的圆弧–直线型升程限制器有效降低了动应力集中,利于提升阀片使用寿命。

摘要：以某一离心压缩机中的任意曲面叶轮为研究对象,将其"直纹面化"以降低制造成本,同时研究发现,直纹面化处理后任意空间曲面三元叶轮的气动性能下降。为了提升直纹面叶轮的气动性能,通过设计8+1套改型设计方案、调整叶片型线控制点、改变叶片前缘及尾缘坐标,并借助流体计算软件Numeca进行了数值模拟,由此求得了性能曲线及内部流场。结果显示:当直纹面叶轮叶片进口安装角扩大时,气动性能明显下降,反之亦然;当直纹面叶轮叶片出口安装角扩大时,压比的提升较为明显,叶片出口安装角缩小时,效率的改善更为显著;综合改进叶片前缘与尾缘的型线,可使直纹面叶轮的气动性能显著提高。研究表明,直纹面叶轮气动性能对叶片型线变化非常敏感,通过适当地改进型线可以有效提升直纹面叶轮的气动性能,使之不低于原任意曲面叶轮的气动性能。

摘要：为提升离心叶轮的气动性能及降低流动损失,以鲨鱼表皮微沟槽为仿生原型,结合数控加工工艺开展了仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究。针对叶片压力面和吸力面,首先在50%叶高处分别布置不同尺寸的仿生圆弧微槽,探求能使离心叶轮性能得到提升的最佳微槽尺寸;然后,分别按一定叶高间隔布置最佳尺寸的仿生圆弧微槽,研究微槽数量对离心叶轮流场和性能的影响;最后,按不同叶高间隔同时布置不同数量的仿生圆弧微槽,进一步探究其对气动性能的影响规律。数值结果表明:相对宽度为2%、深度为5%的微槽是提升离心叶轮性能的最佳微槽尺寸;在压力面和吸力面分别以7%、6%叶高间隔布置13、16条微槽,能够显著改善叶轮出口截面的流场分布,从而降低流动损失;在压力面和吸力面同时布置最佳尺寸及数量的微槽,能够进一步提升离心叶轮的气动性能,设计工况下等熵效率提升了0.63%,压比提升了0.40%。研究工作可为离心叶轮的设计优化及数控加工提供参考。

摘要：为提升离心压缩机气动性能以满足燃料电池系统的需求,以某燃料电池离心压缩机叶轮为研究对象,选取叶轮进口倾角、叶片数、子午流道等型线控制点和叶片安装角分布控制点等关键构型参数作为优化变量,采用数值计算方法对离心压缩机叶轮气动性能进行模拟和优化。结合拉丁超立方抽样与BP神经网络拟合叶轮构型参数与气动性能的映射关系,以叶轮等熵效率最大为优化目标、总压比和功率等参数为约束,运用遗传算法对上述叶轮关键构型参数进行多参数寻优,并对优化前后叶轮的气动性能及其内部流动特性进行了对比分析。结果表明:在设计工况下,优化后叶轮等熵效率提高了3.90%,总压比为1.742,功率为8.53 kW,满足设计要求;叶轮的稳定运行工况范围变宽,并且在整个工况范围内叶轮的等熵效率也均得到提升;从流场分析可以发现,优化后叶轮轮盖侧高熵值区域缩小,叶片压力面及出口截面速度分布更均匀,低速气体团面积在不同流动方向上减小,叶道内流动分离得到抑制,验证了所提离心叶轮多参数优化设计方法的有效性。

摘要：叶轮叶片在实际加工过程中会难免出现误差,从而导致实际叶轮与理论设计叶轮产生性能差异。基于叶轮叶片轮廓度及粗糙度加工误差,研究不同类型误差对压气机性能影响。首先,分析不同轮廓度偏差形态对压气机性能影响,以及不确定性分析、低速模拟等各种研究方法探究,实现加工误差对压气机性能影响的真实判断,并指出局部轮廓度加工误差,需特别关注叶轮叶片前缘部分对压气机性能影响。其次,叶片表面粗糙度误差则需根据实际设计情况、加工成本确定精度范围。综合考虑各种影响因素,而后在设计过程中,使用误差补偿技术有意识调整,从而降低加工误差对压气机性能的影响。

摘要：以在数控加工中有很大难度的半开式三元叶轮为对象，以Ｃａｍａｎ软件包为工具，摸索出了一套比较完善的加工方法，并且提出了应该注意的事项。

摘要：为了缩短离心叶轮叶片的三维设计周期,实现闭式离心叶轮自由曲面叶片的三维快速成型,本文提出了一种基于叶片中间面的自由曲面叶片快速成型方法。首先,采用三次均匀B样条理论对叶片中间面曲线坐标进行双向加密重构;然后,结合空间曲线参数方程及空间矢量相加法,则以重构后的中间网格面为基准建立初始叶片三维网格模型;最后,采用叶片中间面曲线坐标点绕轴旋转形成的空间曲线和初始叶片三维微元网格求交,求解获得单个自由曲面叶片曲面离散坐标。整个叶片三维建模过程可实现不同前、尾缘及厚度形状组合的离心叶轮三维叶片快速成型;该方法和传统的CAD建模方法相比,其调整叶片形状更加快捷便利,不仅能够提高离心叶片三维建模精度和效率,而且为叶片三维模型设计及优化提供了帮助。