從風(fēng)機(jī)的一般參數(shù)出發(fā),,通過一維徑向參數(shù)和子午向徑向參數(shù)的設(shè)計(jì),,得到了初步設(shè)計(jì)方案的性能預(yù)測和幾何參數(shù),。初步方案利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)葉片型線對三維葉片進(jìn)行幾何建模,,通過求解三維穩(wěn)定流場對初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證,。一維參數(shù)設(shè)計(jì)主要是求解平均半徑氣動參數(shù)的控制方程。采用逐級疊加法對多級壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了氣動計(jì)算,。同時(shí)調(diào)整了風(fēng)機(jī)相應(yīng)的攻角,、滯后角和損失模型。后,,得到了平均半徑和子午線流型下的基本氣動參數(shù),。計(jì)算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗(yàn)作為支撐。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)模型包括-亞音速葉片型線naca65,、c4和bc10,,基本滿足了風(fēng)機(jī)的初步設(shè)計(jì)要求。為了準(zhǔn)確,、快速地得到初步設(shè)計(jì)方案,,將現(xiàn)有的-葉片型線直接用于一維設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)負(fù)荷超過原模型時(shí),,采用mises方法對s1流面進(jìn)口斷面進(jìn)行分析,,得到初始滯后角,,如本文對高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。在s2流面設(shè)計(jì)中,,風(fēng)機(jī)采用流線曲率法對s2流面進(jìn)行了流量計(jì)算,。為了簡化計(jì)算過程,將計(jì)算假設(shè)為無粘性和恒定絕熱,,忽略了實(shí)際渦輪機(jī)械中的三維,、非定常和粘性流動特性,引入了葉排損失來表示葉柵中流體粘度的影響,。通過三維流場的數(shù)值分析,,修正了求解s2流面過程中的損失,并通過迭代得到了初步設(shè)計(jì)方案,。
在風(fēng)機(jī)機(jī)械中,,為了防止旋轉(zhuǎn)葉片和固定殼體之間的摩擦,葉片頂部和殼體之間必須有一定的間隙,。由于葉尖間隙的存在,,不可避免地會發(fā)生泄漏流。泄漏流與主流相互作用形成的泄漏渦將影響渦輪機(jī)械的內(nèi)部流場和氣動性能,,干燥機(jī)風(fēng)機(jī),,尤其是效率、風(fēng)機(jī)噪聲和穩(wěn)定的工作范圍,。因此,,通過改變?nèi)~頂間隙形狀,對葉頂泄漏流進(jìn)行綜合分析,,提高渦輪機(jī)械的氣動性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程參考價(jià)值,。目前,對葉尖間隙進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,,主要集中在葉尖和殼體兩個(gè)方面,。對于葉片頂部,young等人[4]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了單槽,、雙槽和上斜面對渦輪性能的影響,。在此基礎(chǔ)上,模擬了風(fēng)機(jī),、類型和位置對軸流風(fēng)機(jī)性能的影響,,干燥窯風(fēng)機(jī),-在設(shè)計(jì)流量下,,葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動性能,,干燥設(shè)備風(fēng)機(jī),風(fēng)機(jī)效率提高了1.05個(gè)百分點(diǎn),。對多級壓縮機(jī)表明,,葉根倒角還可以減小角區(qū)的失速,,提高工作范圍。風(fēng)機(jī)帶肩端間隙渦輪的研究表明,,壓力側(cè)和吸入側(cè)后緣槽都可以略微增大葉片頂面?zhèn)鳠嵯禂?shù),,但吸入側(cè)后緣槽可以減小間隙的泄漏損失。
不同風(fēng)機(jī)靜葉設(shè)計(jì)點(diǎn)90%葉片高度剖面上的壓力分布,。從圖中不難看出,,原型直葉片的進(jìn)口具有明顯的正攻角,端彎葉片的載荷由于分離流動而減小,。由于受葉片端部彎曲的影響,,三維葉片的攻角幾乎為零,并且由于端部流動的-,,載荷甚至略高于原型直葉片,。研究了不同靜葉對單級風(fēng)扇級性能的影響。風(fēng)機(jī)帶有三個(gè)不同定子葉片的單級風(fēng)扇級的效率特性,。從風(fēng)機(jī)中不難看出,,端部彎曲定子可以有效地提高裕度,但由于定子損耗的增加,,級效率降低了1.39%,。前緣彎曲引起的葉片反向彎曲效應(yīng)被葉片正向彎曲疊加所抵消。舞臺效率略有提高,,高點(diǎn)提高0.26%。失速邊界越近,,風(fēng)扇級效率越明顯,。同時(shí),風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)子出口頂部的靜壓力隨著定子葉片頂部的功能力的增加而降低如圖21所示,,轉(zhuǎn)子葉片出口直徑上的靜壓力,。在方向分布上,將定子出口處的背壓設(shè)置為接近失速的原型級工況,,風(fēng)機(jī),,背壓為114451pa,風(fēng)機(jī)的失速裕度進(jìn)一步從27.1%擴(kuò)大到48.8%,,推遲了葉尖泄漏引起的失速,。
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