摘要：跨音速离心式透平是一种单级焓降大、占用空间小、结构简单、气动效率较高的新型透平,适合用于中小型工业透平或余能利用场所。以过热蒸汽为工质,借鉴常规透平的气动设计方法,并针对某小型轴流式蒸汽透平的进出口热力参数,进行跨音速离心式透平级的一维气动设计、三维数值模拟与优化以及变工况性能研究。数值模拟结果与一维气动设计基本一致,叶栅流道内流场合理、流线顺畅、效率较高,气动性能符合预期,说明离心式透平一维气动设计程序具有可靠性和有效性;最后,通过改变转速和背压,对离心式透平进行变工况分析,结果表明,在给定的变工况范围内,跨音速离心式透平具有较好的变工况性能。

摘要：以并行自适应差分进化算法为核心,耦合曲面造型方法以及计算流体动力学求解技术,发展了一种适用于叶轮机械三维气动优化设计的全局自动气动优化算法.利用该算法,以等熵效率最高为目标,在满足流量约束的条件下对跨音速扭叶片进行了气动优化设计.对优化结果的详细分析表明,最优叶栅的等熵效率比原始叶栅提高了1.1%,气动性能有显著的改善,算法具有良好的优化性能.在跨音速条件下,载荷分布对叶栅的气动性能有着巨大的影响,采用前加载设计可有效地减弱斜激波的强度,减少激波损失,提高流动效率.因此,通过优化叶栅型线来改变叶栅的载荷分布可有效地提高叶栅的气动性能.

摘要：运用基于非定常Eu ler方程的气动力辨识技术,得到跨音速非定常气动力的降阶模型。基于耦合结构方程、主翼和控制面的气动力状态方程,在状态空间内建立了跨音速伺服气动弹性分析模型。运用基于输出反馈的次优控制方法设计控制律。算例首先分析了跨音速伺服气动弹性标准算例(BACT W ing)的开环结果,基于ROM技术的分析结果与基于Eu ler方程的数值仿真结果及实验结果作了比较。而后将基于ROM技术的闭环分析结果与基于Eu ler方程的伺服气动弹性数值仿真结果也作了对比,以验证控制律的设计方法和伺服气动弹性分析方法的正确性。次优控制方法设计的控制律可将颤振速度提高15%左右。

摘要：将计算流体动力学（ＣＦＤ）与最优化技术相结合，通过数值求解欧拉方程，对翼型绕流流场作出了数值模拟．再利用几何、流动和最优化控制方程，反复迭代求得在一定约束条件下气动性能最优的翼型．本文以ＮＡＣＡ００１２为原始翼型，选取两种设计工况，都取得了满意的结果．

摘要：以NASA某高压比离心压气机为研究对象,开展了不同稠度扩压器对跨音速离心压气机性能影响的数值模拟研究,通过对比离心压气机的数值模拟结果与实验数据,验证了本文采用的数值模拟方法的可靠性。通过调整扩压器叶片数目和改变扩压器叶片弦长(保持展弦比不变)来分析稠度变化对离心压气机整机性能的影响,并通过对三维流场分析找到影响离心压气机性能的主要因素。结果表明:对于改变叶片数及叶片弦长两种方式,对离心压气机整机效率影响最大的因素分别为由于叶顶间隙引起的泄漏损失和由于盘侧边界层分离引起的壁面回流,并分别得出在设计点效率最高的扩压器设计为80%叶片数扩压器及70%叶片弦长扩压器。

摘要：基于对压气机转子顶部间隙泄漏流的深刻认识,针对某跨音速轴流压气机转子,设计了一种新型的处理机匣结构,并对带处理机匣的压气机转子内部流动进行了全三维非定常数值模拟,数值计算所获得的总性能(实壁)与试验结果符合较好.该种新型处理机匣结构的引入能在不降低压气机设计点效率的前提下有效地提高压气机的失速裕度.对处理机匣与顶部间隙泄漏流之间的相互作用机制进行了详细分析.结果表明:处理机匣结构能抑制间隙泄漏涡破裂现象的发生,并将间隙泄漏涡破裂后导致的阻塞区抽吸进入处理槽,从而有效地提高了跨音速压气机的失速裕度.

摘要：为了通过增加涡轮级负荷减少级数给涡轮减重,本文开展了单级压比为5的高负荷跨音速涡轮的基本分析和初步设计。研究结果表明,基于常规涡轮设计体系,辅以超高负荷涡轮参数选取以及跨音速涡轮叶片造型方法,进行超高负荷跨音速涡轮的设计,能取得满意效果。在设计工况下,涡轮的级效率达90.3%,且变工况性能相对较好,所设计涡轮基本能达到设计的目标。

摘要：采用非线性模型替代线性回归模型响应本征正交分解(POD)基函数的系数,并采用自适应抽样方法确定快照集合,实现了基于自适应POD混合模型的跨音速叶片复杂流动分析及流场拟合.首先通过比较基于线性回归模型和非线性回归模型的基函数系数响应精度,验证非线性回归模型的收敛性和精确性;之后通过与静态抽样方法进行对比,研究分析自适应抽样技术的优越性;最后开展基于自适应POD混合模型的全三维跨音速流场分析及流动拟合.结果表明,采用自适应POD混合模型,不仅能够清晰地识别三维跨音速流场中的敏感流动特征,还能精确地拟合设计空间内任意状态的流场及出口气动参数.

摘要：应用Fine/Design3D软件,采用CFD方法对某一高压比跨音速离心叶轮进行三维叶片型线优化设计,优化结果是效率提高了1.05%,压比和流量也都得到了提高。从几何变化分析,相对于根部、中径截面叶片型线,叶片顶部型线优化是提高跨音速离心叶轮效率的有效措施。

摘要：气井井筒跨音速气水分离技术主要基于超音速喷管与跨音速翼流动机理,通过喷管将流体加速,温度快速下降,致使饱和水凝结成液滴并从旋流天然气中分离出来。由于液滴在喷管冷凝时滞留时间仅有1ms左右,不易形成水合物,不需要加入水合物抑制剂等化学药品,可避免有害化学物的再生。将该技术用于气井井筒的结构设计,对天然气流经跨音速翼进行了数值模拟,获得了流体在流场中的流动规律。