摘要：为了揭示叶尖小翼对跨声速压气机级气动性能的影响机制,利用数值方法研究了压气机级转子叶片上加装不同宽度压力面/吸力面叶尖小翼的作用效果和扩稳机制。同时,提出一种更加系统的叶尖小翼结构设计方法以优化叶尖小翼技术在压气机上的应用,使压气机级压比和绝热效率基本保持不变的前提下提升其稳定工作裕度。研究结果表明:随着压力面小翼宽度的增加,压气机级的稳定工作裕度分别增加了6.01%、9.90%、10.76%、11.43%,压力面叶尖小翼改变了转子叶顶气流偏转角,抑制了叶顶泄漏流的产生和泄漏涡破碎,提升了压气机级的流通能力,同时减弱了静子叶片吸力侧的分离损失。

摘要：针对某空调对旋风机设计了叶尖小翼,借助数值模拟与实验的方法,详细分析了不同小翼构型对空调对旋风机叶尖流场以及声学性能的影响。仿真计算结果表明,应用吸力面小翼能够增强叶尖近吸力侧流动的稳定性,而压力面小翼对叶尖流动的影响很小。噪声测试结果显示,应用吸力面小翼可降低对旋风机的总声压级。

摘要：为了揭示叶尖小翼对离心压气机气动性能的影响机理,采用数值模拟方法研究了NASA低速离心压气机(LSCC)附加不同叶尖小翼的气动特性,并在分析离心叶轮失稳机制的基础上探究了叶尖小翼的扩稳机理。研究结果表明:平顶型小翼对离心压气机性能影响较小,凹槽型小翼均使得压气机效率有所降低。凹槽型压力面小翼方案使得压气机综合稳定裕度增加5.4%,凹槽型吸力面小翼方案使得压气机综合稳定裕度降低9.4%。叶顶间隙泄漏所导致的流动阻塞是影响LSCC叶轮失稳的关键因素。凹槽型压力面小翼方案中叶片前缘处部分叶顶泄漏流体进入叶顶凹槽处形成凹槽涡和叶顶分离涡,减弱了离心叶轮叶顶泄漏涡形成时的强度。

摘要：叶片外形优化是提升风力机气动性能的关键。文章基于STAR-CCM+软件,采用RANS法进行了叶尖小翼气动特性的研究。通过与Bladed计算结果进行对比,验证了此方法的可行性,在此基础上,研究了小翼扭角对叶片三维流场数值计算结果的影响。叶尖小翼减弱了叶尖附近的流动分离现象,增大了叶片压力面与吸力面之间的压差,从而提升了风力机的输出功率。当小翼其他设计参数相同时,负扭角对风力机性能的提升效果优于正扭角,小扭角对风力机性能的提升效果优于大扭角。总体上,小翼扭角对风力机功率和推力的影响较小,当风速相同时,功率增长率最大差值小于0.7%,推力增长率最大差值小于1%。

摘要：为了进一步揭示叶尖小翼对跨声速压气机转子气动性能的影响机理,利用数值模拟方法研究了不同叶尖小翼安装方式对跨声速压气机转子气动性能的影响,并在分析跨声速压气机转子不同转速时的流动失稳机制的基础上探讨了叶尖小翼的扩稳机理.研究结果表明:最大宽度的压力面小翼在100%,80%及60%设计转速下分别使得跨声速压气机转子失速裕度增加8.1%,17.4%和7.1%.100%及80%设计转速时,转子叶尖区激波/叶尖泄漏涡干涉及泄漏涡破裂后产生的阻塞区是影响跨声速压气机转子内部流动失稳的关键因素.压力面小翼的扩稳机制在于降低了叶尖泄漏流强度,减弱了激波/叶尖泄漏涡干涉的强度,减小了叶尖泄漏涡破裂后产生的阻塞区.60%设计转速时,转子叶片吸力面气动过载导致的大面积的分离流动是诱发该跨声速压气机转子失稳的主要机制,此时压力面小翼的扩稳机制在于降低了转子叶尖来流的等效攻角,减弱了转子吸力面附面层三维分离的程度.

摘要：通过对风力机叶尖处安装不同尺寸不同质量小翼的风轮和安装具有与小翼质量相同但不同纯质量块的风轮分别进行风轮的动频特性实验,结果表明:小翼的气动特性不仅仅调整了风轮动频曲线的走势,而且小翼设计的好可以使得风轮推迟或避开共振区;当风轮转速较高时,安装合适的小翼后,风轮一阶反对称的动态固有频率均能提高,而且气动特性的影响要大于质量的影响;当风轮转速较低时,安装小翼后的风轮,一阶反对称的动态固有频率不会提高还有可能下降,叶尖质量增加表现为使动态固有频率下降,气动力表现为使动态固有频率提高,而且小翼的质量成分的影响要大于或等于小翼的气动特性的影响;安装小翼后的风轮,在低转速时,会使动频下降,而且它对高阶振型的影响比对低阶振型的影响大。

摘要：为了揭示叶尖小翼对跨声速风扇转子气动性能的影响机理,采用数值模拟方法研究了跨声速风扇转子NASA Rotor 67附加不同叶尖小翼的气动特性,并在分析不同叶顶间隙时风扇转子失稳机制的基础上探究了叶尖小翼的扩稳机理。研究结果表明:最大宽度的压力面小翼在小间隙、设计间隙和大间隙情况下分别使风扇转子失速裕度提高32%,33.6%和70.6%。小间隙时,转子叶尖泄漏涡和叶片吸力面附面层分离是影响风扇转子失稳的关键因素,设计间隙和大间隙时,叶尖泄漏涡导致的大面积阻塞区是影响风扇转子失稳的关键。三种不同叶顶间隙情况下,压力面小翼的扩稳机制均在于有效降低了转子叶尖泄漏涡强度,减弱了叶尖泄漏涡导致的低轴向速度区流体的阻塞程度。

摘要：采用数值模拟方法建立了在压力面和吸力面分别安装宽度为2倍叶片厚度叶尖小翼的轴流风机模型,分析了叶尖小翼安装位置对轴流风机性能的影响.结果表明:压力面和吸力面安装叶尖小翼均能减小叶顶泄漏流;压力面安装叶尖小翼使叶顶泄漏涡增大,造成的气动损失增加,导致轴流风机全压和效率下降;吸力面安装叶尖小翼能有效减小叶顶泄漏涡,同时延缓其脱落,使其向远离吸力面偏移,减少造成的气动损失,使得轴流风机全压和效率提高,该轴流风机设计体积流量点全压效率提高了0.6%.

摘要：为提升存量风力发电机组的发电量,以1.5 MW风力发电机为研究对象,基于CFD仿真、代理模型和优化算法,提出了风力机叶尖小翼的优化设计方法。该设计方法使叶尖小翼设计与机组载荷相结合,为风力机叶尖小翼的设计与应用提供重要参考,并综合考虑叶片的结构安全性、发电量提升效果和工艺转化难度,选择一种优化方案进行实验验证。结果表明:叶片增加叶尖小翼后,在年平均风速为7.56 m/s时,年发电量提升1.64%。

摘要：风力机叶片采用分裂式叶尖小翼可以改善叶片的气动性能。以风能利用系数最大和风轮推力系数最小为目标,采用自由涡尾迹(FVW)方法与快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)耦合对小翼的形状进行优化设计。NS-GA-Ⅱ算法对每一代种群进行评价、筛选和变异,最终得到小翼形状的Pareto最优解集,其中气动性能评价目标通过FVW方法计算。结果表明,FVW模型能够较准确的模拟叶片的气动性能;两目标优化给出的不是传统优化方法追求的单个最优解,而是一个Pareto最优解集,且分布在一条曲线上;相比NREL原始叶片,风能利用系数最高能提高30%;小翼的几何形状在最优解集下分布具有一定的规律性,对后面的设计及改型有很好的指导性作用。