摘要：为提升某车用特种发动机变工况热力性能,针对其增压器涡轮,基于纯径向造型设计,开展了非设计工况多目标气动优化。采用单参数分析、最优拉丁超立方取样、Kriging代理模型以及梯度变异混合优化算法构建了涡轮多目标气动优化方法,在不损失涡轮设计工况气动性能的前提下,实现了非设计工况等熵效率和比功率的提升。优化后涡轮在大膨胀比工况点等熵效率提高2.03%、比功率提升2.78%。引入熵产率理论并结合涡轮流场分析,得出气动性能提升的机理:转子入口攻角减小、尾缘附近流动均匀性提升,入口及尾缘附近流动分离改善、高熵产率区域减小,气动损失降低;转子出口相对马赫数降低,余速损失减小,等熵效率提升;叶片吸力面载荷降低,前缘负载荷问题改善,转子整体扭矩增大,涡轮比功率提高。文章为增压器涡轮非设计工况气动优化及流动新机理解析提供了有益参考。

摘要：采用非结构化网格和SIMPLEC算法,对非设计工况下虹吸式出水流道的内部流动进行了数值分析。结果表明,轴流泵后导叶出口断面流速分布不均匀,存在横向流速和剩余环量,与均匀、无旋和轴向出流假定有明显差别。在非设计工况下,虹吸式出水流道内部流态恶化,下降段和出口段的回流区范围增大,驼峰断面和出口断面轴向流速分布均匀度显著下降。在Q=350l/s时,出口断面左右两侧质量加权平均流速分别增大了93.39%和35.54%。研究还发现,流道右侧的流量大于流道左侧的流量,在Q=250l/s及Q=420l/s时,左右侧流量比高达1∶2.33。非设计工况下流道的水力损失恒大于相同流量时设计工况下的水力损失,左侧的水力损失大于右侧的水力损失,且不符合二次抛物线变化规律。在水泵最高效率点附近,设计工况与设计工况下水力损失的差值有最小值。

摘要：本文对非设计工况下动静叶栅相互干扰的非定常流动特性进行数值研究。非设计工况主要考虑大攻角下的分离 流动,动静叶干扰的非定常流动的数值求解在N—S方程的基础上采用分区计算的方法来完成。数值分析结果揭示了在分 离流动本身的非定常特性与动静叶栅相互干扰的非定常特性的双重影响下的流场情况。

摘要：利用激光多普勒测速仪(LDV)对后弯闭式离心叶轮内部气流在非设计工况下的流动进行了实验测量。对比描述了大于和小于设计流量时叶轮流道回转流面上主流速度的分布特点,径向流面上的速度矢量图更清晰地说明了不同进口条件导致流道内气流流动产生分离的位置、强度以及发展的差异。二次流矢量图表明流量的改变影响了离心力和哥氏力在流动中的作用,导致在垂直于主流方向引起截然不同的二次涡旋流动。

摘要：本文针对非设计工况下叶栅的分离流动进行研究。基于任意曲线坐标下的N-S方程,对不同攻角下单排叶栅的流动分离情况进行数值分析。计算结果表明,在零攻角和较小的负攻角情况下,流动基本呈现定常流动的特性。在正攻角情况下,特别是随着正攻角的加大,流动呈现明显的非定常流动特性,如大分离和涡的脱落现象等。

摘要：本文提出一种由屈曲圆板作为负刚度和线性弹簧并联组成的高静低动隔振器;采用有限元法计算分析其屈曲模态,并对其进行了非线性屈曲分析,验证了其具有高静低动的刚度特性;如隔振器的承载重量选择得当,静平衡位置就位于额定载荷下的准零刚度平衡点,一旦载荷发生改变,过载或者欠载,则会造成静平衡位置偏离设定的静平衡点;建立了考虑载荷缺陷的高静低动隔振器的非线性动力学模型,进一步采用谐波平衡法分析其响应,讨论了系统参数的响应影响规律。分析结果表明,系统响应从渐软刚度向渐硬刚度以及渐软-渐硬刚度混合的特性改变取决于承载、阻尼以及激励力幅值情况。

摘要：以一实验用离心压气机内叶片扩压器与叶轮间耦合流动为研究对象,采用动静部件统一的计算方法,对叶片扩压器与离心叶轮间二维流场在非设计工况下的非定常流动进行了数值模拟,并与无叶扩压器与离心叶轮间定常流场进行比较.与测量结果比较表明,本文的计算结果具有一定的可信度,并由此说明了非设计工况下,动静部件干涉对流动的影响.

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：为提高螺旋桨的性能,研究了考虑非设计工况时螺旋桨效率的优化设计方法。以母型桨设计进速周围多个进速点对应的敞水效率为目标函数,以螺距比的径向分布为优化变量,以推力、扭矩和空泡性能为约束条件建立优化数学模型。通过对不同工况的效率值设置权重并进行加权求和的方法,将多目标优化模型转变为单目标优化模型,利用面元法求解螺旋桨的水动力性能,应用柏利尔商船限界线表达空泡性能,基于简单遗传算法对模型进行求解,得到了优化后的螺旋桨螺距比的径向分布,将考虑非设计工况与考虑设计工况下的优化结果进行了对比。对比结果表明,由于船舶航行时航速的变化,仅考虑设计工况下进行螺旋桨优化往往达不到预期的节能效果,需要综合考虑设计航速周围多个工况点对应的效率。

摘要：应用数值模拟方法研究了非设计工况下轴流压气机动静叶排相互干涉的非定常流动,利用高分辨率格式求解准三维雷诺平均N-S方程,非定常流场计算采用了双时间步法与LU-SGS隐式解法耦合的方法。计算给出了在100%,90%和80%设计转速下等转速特性的定常和非定常流的计算结果,两者的比较表明,定常流计算得到的效率低于非定常的结果,边界点附近定常流的增压比高于非定常的结果。不稳定边界附近的非定常流计算结果表明,利用叶片表面压力变化是否具有周期性作为等转速线上边界点的判别准则更为合理。