摘要：针对弯叶片可以减少激波损失且作用机理不明的问题,对工业汽轮机中跨声速、超声速流动条件下弯叶栅进行了数值研究,分析了弯叶片对流场结构的影响,并为此设计了叶片弯角分别为0°、±5°、±10°、±15°、±20°、±25°的11种正、反弯角静叶方案,弯叶片弯高为50%展向,叶根与叶顶弯角相同。研究结果表明:弯叶片改变了激波结构,这一作用在不同的超声速条件下是相同的;在压比较大、流量较小的条件下,工业汽轮机采用超声速设计是可行的。弯叶片在超声速条件下可以降低叶栅损失,且存在最优值;相对于亚声速流动,超声速动叶吸力面上的损失减小;11种方案下静叶片正弯设计对动叶压力面影响较小,静叶片反弯设计对动叶压力面与吸力面均有较大影响。该结果可为工业汽轮机超声速设计、研究提供参考。

摘要：以跨声速风扇为研究对象,采用全周三维非定常数值模拟方法研究静叶根部20°正弯对总压畸变条件下风扇性能和流场结构的影响。通过对设计转速下风扇全工况进行求解,对比分析了静叶采用直叶片和弯叶片时设计点和近失速点的风扇性能和流场结构。通过与均匀进口条件的风扇性能对比,探讨弯叶片对风扇效率、稳定边界以及抗畸变能力的影响,重点研究弯叶片对动静叶流动损失的影响以及对级性能的影响和改善机理。研究表明,均匀进口时,根部20°正弯静叶可以改善风扇在近失速点附近的性能,而在设计点附近,弯叶片的作用不明显;进口总压畸变条件下,静叶根弯20°能有效改善风扇性能,提高稳定性;静叶根弯对流场的影响取决于具体的流场结构,流动状态越恶劣,弯叶片的作用越明显。

摘要：为研究弯叶片对叶片水蚀的影响,以一湿蒸汽级为对象,基于数值方法对五种弯扭设计方案进行了对比分析。同时也研究了降低汽轮机叶片水蚀的措施,结合汽轮机的实际工况,基于美国WESTHOUSE公司的水蚀评估标准,研究了几种弯叶片的流场与水蚀危险性。研究结果表明,弯叶片通过改变流场结构可有效地降低水蚀危险性。与传统叶片造型方式相比,采用尾缘积迭方式构造叶片时可降低水蚀系数40%以上;正弯叶片会增加叶片水蚀危险性,反弯叶片虽然可降低顶部水蚀系数但却增大了中部水蚀系数;根部正弯、顶部反弯15°设计弯叶片在维持中部较低的水蚀系数的同时,可降低顶部水蚀系数60%左右;弯叶片通过改变径向压力分布改变了湿度分布,从而改变了水蚀危险性。

摘要：引入弯度与端壁弯角两个参数,提出一种基于样条函数思想的弯叶片生成方法,并导出弯叶片积迭线的解析表达式。这种弯叶片生成方法能按所选取不同的边界条件与弯度分别形成W型、中心拐点型、C型、自然样条型等多种形式的弯叶片。将这种弯叶片设计方法运用于微型轴流风扇叶片设计,并通过计算流体动力学技术对上述各种弯叶片的气动特性进行数值研究。研究结果表明:W型弯叶片在各工况点均易恶化流动,不利于叶片气动性能的提高;C型弯叶片,特别是作为其特殊形式的自然样条型弯叶片尽管能有效抑制小流量工况流动分离,对扩大稳定工况范围能起到明显作用,但在大、中流量工况下的气动性能则不如相应的直叶片;中心拐点型弯叶片能在扩大稳定工况范围的基础上,同时保证叶轮在大、中流量工况有较好的气动性能,是一种具有实用价值的叶片弯曲形式。

摘要：本文采用改进的侧偏余弦函数作为造型基函数,使用Beier样条曲线控制造型参数沿轴向的变化规律,构造了一套叶栅非轴对称端壁造型系统。并在此基础上,进一步加入对三维叶型积叠规律的控制,将弯叶片造型方法和非轴对称端壁造型系统整合成非轴对称端壁与三维叶片积叠联合造型系统。将该造型系统与商业优化软件iSIGHT集成,采用模拟退火算法对某两级透平的第一级静叶进行了气动优化设计,优化目标为气动效率最高。优化后绝热效率增加了约0.43%,流量增加了约2.1%。优化结果表明非轴对称端壁与三维积叠的联合造型方法能够在单一造型方案的基础上进一步提高叶栅的气动效率。

摘要：为探索减轻工业汽轮机末级叶片水蚀的主动控制措施,从气液两相流动的运动特性出发,研究了水滴在级环境下的运动特性与二次水滴侵蚀问题.通过比较静叶不同弯曲设计对二次水滴的影响,得到了弯叶片影响静叶表面水滴运动特性的机理,提出以弯叶片控制二次水滴撞击范围与强度的方法.结果表明:静叶反弯能够减小二次水滴在叶展中部的速度,这一作用对二次水滴在静叶表面的运动也适用;静叶反弯能够增大二次水滴在叶片两端的速度,有利于二次水滴顺利通过动叶栅通道,减少二次水滴对动叶的撞击;静叶反弯通过改变二次水滴速度分布,大幅降低了动叶顶部吸力侧的水蚀程度,静叶反弯25°可使动叶高侵蚀率区域面积减小90%以上.

摘要：为了研究弯叶片弯角、端弯弯高和端弯弯角三个参数对扩压叶栅流道内的旋涡结构和气动性能所造成的影响大小和交互作用的主次顺序,以环形扩压叶栅为研究对象,通过正交试验设计的方法,对试验结果进行分析。结果表明,存在一个最佳弯叶片弯角以平衡集中脱落涡和壁角涡对叶栅出口总压损失分布的影响;弯叶片弯角的提高会导致壁角涡减弱并且涡核靠向端壁,集中脱落涡增强并且涡核靠向流道中部;旋涡结构的变化进而导致端部高损失区域损失减小并且靠向集中脱落涡涡核,流道中部损失增厚并且向中部收缩。端弯的弯高和弯角对角区的影响明显强于流道中部;壁角涡强度的提高导致端部损失的增加;集中脱落涡涡核向端壁移动,导致流道中部损失向端区扩散,但损失减小有限。

摘要：引入X弯度与Y弯度2个参数,提出了一种基于Bezier函数思想的叶型几何参数设计方法,通过分析传统垂直轴风力机效率低的原因,在此基础上提出了一种带有遮风罩的垂直轴风力机,并将基于Bezier函数生成的弯叶片应用于该风力机中.通过CFD数值模拟方法,研究了该风力机的气动特性,以及各种叶片的弯曲形式对其气动性能的影响.结果表明:遮风罩可以有效降低因来流对动叶轮吸力面的直接冲击而造成的阻力扭矩,风力机平均扭矩可提高107%;叶片的弯曲程度是由X弯度和Y弯度共同作用的结果,当X弯度与Y弯度在一定范围内具有局部最优值时,所形成叶片的垂直轴风力机的气动性能最佳,与普通半圆形叶片相比,风力机总扭转矩提高了33.8%.

摘要：为改进已有的弯叶片旋涡泵,利用workbench平台对原模型建立了优化设计模型。叶型的参数化建模基于5点控制的B样条曲线设计,由6个设计参数同时控制。首先进行了设计参数对旋涡泵的外特性参数功率、效率、扬程的相关性分析,结果表明叶片进口角和出口角对外特性影响较大;进一步以叶片进出口角为自变量,采用面心立方的中心复合设计法设计了9个试验点,拟合出的3个响应面均具有较高拟合度;通过设置约束条件和优化目标,在响应面上的100个样本点中选取了3个优化点,其中优化点1扬程提高最多,较原型扬程上升了45.80%,优化点3效率提高最多,效率提高了5.60%。

摘要：氦气涡轮高负荷、低展弦比的特点,导致端区损失占总损失的比例较高,尤其是动叶端区损失径向发展尺度较大,甚至会堵塞主流流动。为优化某氦气涡轮气动性能和主流流动,采用数值模拟方法对动叶进行弯曲设计研究,分别对比了正弯、反弯、反J型设计方法,研究结果表明:此氦气涡轮采用反J型设计效果最佳,反弯其次,正弯最差。50%弯高、20°弯角的反J型设计为最佳设计点,不仅提高了涡轮级效率,优化了主流流动,增强了做功能力,而且有着更好的变工况特性,尤其在流量为1.5 kg/s的低工况点,效率较原设计提高2.3个百分点。