摘要：基于叶栅端壁压力分布特性,采用控制点关联函数,构建10个设计变量的NURBS参数曲面,控制二次流和降低端壁传热系数。应用最优拉丁超立方实验设计,建立设计样本,并进行CFD性能评估,以端壁面平均Nu数和总压损失系数作为双重目标函数,构建多个代理模型的组合代理模型,用多目标遗传算法优化获得Pareto前沿。结果表明:在一定优化计算成本上,基于组合代理模型进行多轮优化,能够获得更满意的最优解。获得的最优端壁构型中,端壁平均Nu数可降低4.4%,叶栅出口总压损失可减小2.3%。

摘要：采用NURBS曲面造型方法,在轴对称端壁上叠加径向高度变化量构造非轴对称端壁。采用最优拉丁超立方设计的方法,经过两轮实验设计,寻求性能较优的设计方案。结果分析表明:基于最优拉丁超立方的实验设计方法,定向搜寻透平叶栅的非轴对称端壁优化设计方案,是可行的。与圆柱端壁相比,优化后涡轮叶栅通道出口面积平均二次流动能减小5.48%,总压损失系数减小了1.63%,端壁换热状况局部有改善。非轴对称端壁通过改变端壁的静压分布削弱了涡轮叶栅通道中马蹄涡、通道涡的强度。非轴对称端壁使通道内靠近进口段和出口段端壁换热被削弱,尾迹区换热有所增强。

摘要：本文在S2流面流动方程中加入了"展向掺混"模型,模拟叶栅端部二次流动、湍流扩散等对局部低动量流体的展向输运效应。方法用于混流叶轮内流动分析,结果表明:由于混流叶轮子午流道的大曲率,叶轮端部的低动量流体在展向的扩散远大于轴流叶栅,叶轮出口的展向均匀化趋势更加明显。合理的选择掺混扩散系数,可以获得与三维N-S计算的周向平均值类似的子午面分布,从而提高了S2流面分析和设计的可靠性。

摘要：本文应用Bezier函数,对某型涡轮增压器的径向涡轮叶片子午面型线进行气动优化设计。通过调整子午型线的自由参数,构造不同的子午面型线,以总温-静温效率为优选目标,利用均匀实验优选法求得优选叶型。经过三维流动的计算比较,优化后涡轮效率提高了0.5%,结果表明优选法设计具有很好的工程应用价值。

摘要：类/形函数变换(CST)方法是流线型几何形状参数化表示的新方法。应用CST方法表示轴流压气机NACA65叶型以及一种可控扩压叶型(CDA),研究不同阶次形函数表示叶型厚度分布对叶栅气动的影响。结果表明使用2阶Bernstein多项式定义形函数,即可表达轴流压气机叶型的气动性能,保证一定的精度并避免病态参数化过程。应用2阶CST方法优化NACA65叶型,设计点叶型损失下降16%,有效工作范围扩大10%。基于CST方法建立了一套轴流叶栅的反问题求解方法,从NACA65叶型开始,交替修正叶型的中弧线和厚度分布,反设计出可控扩压叶型。

摘要：为了研究临界或超临界状态有机工质的气动特性,采用计算超音速流动的特征线法,设计了基于真实气体模型的超音速喷嘴。研究了甲苯的5个真实气体膨胀过程,初始状态总温均为600 K,压力分别4 MPa,3.5 MPa,2 MPa,1MPa,0.1 MPa,其中4 MPa,3.5 MPa接近于有机物朗肯循环(ORC)涡轮静叶内膨胀初始状态,甲苯处于稠密气体状态;比较发现,当甲苯处于临界或超临界状态时,喷嘴设计结果明显不同于理想气体状态。以本方法为基础设计了高膨胀比向心涡轮静叶,模拟结果展示了基于真实气体模型的超音速喷嘴设计的可行性。

摘要：基于Langston叶栅的数值模拟结果,分析了不同半径均匀倒角模型的流动特征,综合评估了倒角半径对叶栅不同位置流动的影响,据此设计并优化了变径倒角结构。结果表明:叶栅前缘倒角半径增大使前缘分流能力增强,马蹄涡强度减小;叶栅中后部大半径倒角的采用使得二次流强度增大,叶栅出口损失增大;使用变径倒角后,马蹄涡和通道涡强度减小,沿流向的总压损失系数增长受到抑制,熵增率较低,流动效果得到改善。

摘要：基于红外测温技术,建立了常温环境中的平板气膜冷却性能试验台,设计了一种离线红外测温的标定方法,解决了实验中红外测量窗口,即红外玻璃受热后的辐射对标定的影响.通过与热敏液晶测量结果对比,证明测量窗口自身热辐射造成的测量误差正比于测量温度与气流温度的偏差,通过标定可以消除该误差,达到与热敏液晶一致的精度.

摘要：透平叶栅端区二次流具有复杂的涡系结构。Langston实验描述了两支马蹄涡和通道涡的演变和发展过程。基于Langston叶型构造出有效的前缘壁角,建立涡轮叶栅带有前缘壁角的端壁流动计算模型,分析前缘壁角对端壁流动与传热特性的影响,并评估其在非设计条件下的适应性。结果表明:在一定的非设计工况范围内,前缘壁角削弱了前缘马蹄涡和通道涡的强度,降低了流道内部的气动损失,增加了近端壁的流动损失。有效的前缘壁角使前缘附近端壁换热水平减弱,流道端壁换热整体减弱,端壁高换热区沿流向下移,尾缘附近换热有所增加。在一定的非设计工况范围内,前缘壁角都是有效的。

摘要：为抑制某型喷水推进平入口进水管低进速比下管内流动分离,提升喷射泵来流的品质,应用涡流发生器(VG)流动控制技术,在进水管内部以及入口前的船底加装涡流发生器。采用雷诺时均模型和SST k-ω湍流模型数值模拟进水管内流场,从流动分离、涡系分布和整体性能等方面分析了不同位置VG对进水管流场特性的影响,揭示了VG抑制进水管流动分离的控制机理。结果表明,VG产生流向涡驱动主流与斜坡侧边界层低能流体进行动量交换,增加边界层内的流向动量,从而抑制进水管斜坡侧的流动分离。流向涡在分离区内会发生方向偏移导致进水管内流场不对称。VG在进水管内产生的流向涡强度以及自身附加损失都会影响其控制效果。通过优选VG安装位置,进水管出口的不均匀度系数从0.406下降至0.318,旋流度从3.23°下降至2.14°,出口总压畸变减小,整体效率得到有效提升。