人字形微沟槽控制低雷诺数下高亚声速压气机叶型损失研究

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作者 韩少冰 杨志杰 钟兢军 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期28-38,共11页

为研究人字形微沟槽对高亚声速压气机叶型损失的影响,以高负荷扩压叶栅为研究对象,在低雷诺数(Re)条件下对具有不同几何参数的微沟槽方案进行数值研究。计算结果表明,人字形微沟槽可以在一定范围的低雷诺数下有效降低叶片的叶型损失,提... 为研究人字形微沟槽对高亚声速压气机叶型损失的影响,以高负荷扩压叶栅为研究对象,在低雷诺数(Re)条件下对具有不同几何参数的微沟槽方案进行数值研究。计算结果表明,人字形微沟槽可以在一定范围的低雷诺数下有效降低叶片的叶型损失,提高叶片的扩压能力。人字形微沟槽深度和间距对叶型性能的影响主要体现在Re≥2.5×105时,特定几何的微沟槽方案在增加气流折转角的同时可使叶型损失最大降低8.73%。变进气角特性表明在不大于设计进气角工况下微沟槽具有较为明显的降低叶型损失的效果。人字形微沟槽降低叶型损失的机理在于其使得叶片近壁面湍流掺混程度增加,有效延缓了吸力面边界层的层流分离。 展开更多

关键词 压气机 扩压叶栅 人字形微沟槽 低雷诺数 叶型损失

原文传递

涡轮叶栅叶型损失的数值模拟方法 被引量：2

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作者 于清 杨弘 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期197-200,共4页

给出了一个计算亚、跨音涡轮叶栅叶型损失的数值计算方法。主流采用时间推进有限体积法求解积分型欧拉方程，并采用了局部网格修正技术；附面层采用全隐格式求解有限差分方程；在叶栅出口与远后方均匀流之间进行了叶片尾迹与主流的掺混... 给出了一个计算亚、跨音涡轮叶栅叶型损失的数值计算方法。主流采用时间推进有限体积法求解积分型欧拉方程，并采用了局部网格修正技术；附面层采用全隐格式求解有限差分方程；在叶栅出口与远后方均匀流之间进行了叶片尾迹与主流的掺混损失计算。算例表明本文的数值方法可准确地预测涡轮叶栅的叶型损失。 展开更多

关键词 叶型损失 数值模拟 叶栅流动 航空发动机

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透平叶片尾切对叶型损失和流量系数影响的实验研究 被引量：2

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作者 韩万今 刘春生 芦文才 《黑龙江电力技术》 CAS 1995年第1期1-5,共5页

通过对运行透平机组叶栅的模型实验数据的分析，探讨了采用叶片轴向尾切在提高机组出力时最佳尾切尺寸的问题，实验表明，叶片尾切在增加叶栅喉宽提高流量的同时，增大了叶型损失并降低了流量系数，得出尾切尺寸的大小取决于流量系数与... 通过对运行透平机组叶栅的模型实验数据的分析，探讨了采用叶片轴向尾切在提高机组出力时最佳尾切尺寸的问题，实验表明，叶片尾切在增加叶栅喉宽提高流量的同时，增大了叶型损失并降低了流量系数，得出尾切尺寸的大小取决于流量系数与喉宽的来积的结论，同时还应考虑尾流宽度对下游叶栅的非定常影响。 展开更多

关键词 透平叶片 叶型损失 流量系数 试验

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一种改进的涡轮叶片叶型损失预测模型

4

作者 党春宁 楚武利 朱俊强 《流体机械》 CSCD 北大核心 2006年第6期22-25,共4页

借助于内部试验和公开发表的大量的叶型损失试验数据,在Kacker和Okapuu的叶型损失预测模型的基础上,提出一种改进的损失预测模型。和传统的方法相比,采用改进的损失预测模型能够更加准确地预测最新设计的涡轮叶片(包括高载荷低压涡轮叶... 借助于内部试验和公开发表的大量的叶型损失试验数据,在Kacker和Okapuu的叶型损失预测模型的基础上,提出一种改进的损失预测模型。和传统的方法相比,采用改进的损失预测模型能够更加准确地预测最新设计的涡轮叶片(包括高载荷低压涡轮叶片)的叶型损失。 展开更多

关键词 叶型损失 涡轮叶片 雷诺数 经验关联

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透平平面叶栅叶型损失通用图的一种算例

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作者 蔡睿贤 何咏梅 《燃气轮机技术》 1994年第3期19-20,共2页

本文系对透平平面叶栅的叶型损失一种验证计算结果，仅作为一种算例．不是最后结论．供参考．

关键词 透平 平面叶栅 叶栅 叶型损失 燃气轮机

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非设计攻角对涡轮叶片叶型损失的影响特点分析 被引量：3

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作者 张宗辰 杜睆实 +2 位作者 付海涛 马丽萍 白涛 《重庆理工大学学报（自然科学）》 CAS 2017年第11期109-116,178,共9页

为了得到非设计攻角下涡轮叶片的叶型损失规律,采用数值模拟的方法对某高负荷低压涡轮前加载叶型在5种不同攻角下的流动进行了详细的分析,得到了5种攻角下叶片表面的各种流动参数。结果表明:在设计攻角下,叶片的性能表现最佳,此时叶栅... 为了得到非设计攻角下涡轮叶片的叶型损失规律,采用数值模拟的方法对某高负荷低压涡轮前加载叶型在5种不同攻角下的流动进行了详细的分析,得到了5种攻角下叶片表面的各种流动参数。结果表明:在设计攻角下,叶片的性能表现最佳,此时叶栅中的气流流动均匀,速度梯度、压力梯度分布符合一定规律,并未发生明显的附面层分离现象;在负攻角下,吸力面的流动情况保持良好而压力面的损失较为明显,且随着负攻角的增大损失系数也逐渐增大,但负攻角下损失系数的增幅整体上并不大,当负攻角增加到-20°时其损失系数只有0.048;在正攻角下,压力面的流动情况保持良好而吸力面的损失较为明显,且这种损失比负攻角下压力面的损失要大得多;当正攻角为10°时其损失系数已达到0.141,远远超过-20°攻角下的损失系数。因此,在进行叶型设计的时候一定要留有合适的正攻角裕度。 展开更多

关键词 高负荷低压涡轮 攻角 前加载 附面层分离 叶型损失

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低雷诺数压气机叶型损失机理及优化研究

7

作者 常哲铭 尹红顺 +1 位作者 王子登 郝玉扬 《燃气涡轮试验与研究》 2022年第5期14-20,共7页

以亚声速压气机叶型为研究对象,通过数值模拟方法研究了不同雷诺数状态下压气机叶型流场结构和损失特性。通过调节叶型的弯度分布和最大厚度位置,获得了前加载和后加载两种新叶型。研究结果表明,随着雷诺数的降低,叶型表面开始出现层流... 以亚声速压气机叶型为研究对象,通过数值模拟方法研究了不同雷诺数状态下压气机叶型流场结构和损失特性。通过调节叶型的弯度分布和最大厚度位置,获得了前加载和后加载两种新叶型。研究结果表明,随着雷诺数的降低,叶型表面开始出现层流分离泡,层流分离泡尺寸较小时,对叶型性能的影响较小。层流分离泡尺寸随雷诺数的降低逐渐增大,较大的层流分离泡将诱发叶型吸力面出现大分离,尾缘堆积大量低能流体,损失急剧增加。前加载叶型能够使转捩提前发生,在高、低雷诺数状态下都能使叶型损失降低,但对低雷诺数条件下损失的改善更为明显。 展开更多

关键词 航空发动机 压气机 弯度分布 低雷诺数 叶型损失 数值模拟

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高亚音速大折转角叶型内激波结构与损失分析

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作者 侯宪科 姜斌 《节能技术》 CAS 2013年第3期213-216,238,共5页

本文采用组合多项式曲线构造了具有高亚音进口条件的大折转角压气机静叶叶型,探索了进一步提高跨音速压气机负荷时,静叶根部区域可能存在的激波结构和损失特征。采用数值模拟方法对不同条件下的高亚音速大折转角压气机叶栅流场进行了数... 本文采用组合多项式曲线构造了具有高亚音进口条件的大折转角压气机静叶叶型,探索了进一步提高跨音速压气机负荷时,静叶根部区域可能存在的激波结构和损失特征。采用数值模拟方法对不同条件下的高亚音速大折转角压气机叶栅流场进行了数值模拟,结果表明:叶栅内的激波结构与进口马赫数、攻角以及叶型的转角等参数密切相关。通过对叶栅出口的损失分析发现,激波与附面层相互作用改变了原有附面层内的损失分布规律,形成了由激波强度和位置所决定的沿叶片表面法线方向大小基本不变的高损失区域,叶型损失的大小和激波与吸力面最低压力点之间的相对位置密切相关。 展开更多

关键词 压气机 激波结构 叶型损失 大折转角

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超高负荷低压涡轮叶型边界层被动控制 被引量：3

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作者 张波 李伟 +2 位作者 黄恩亮 卢新根 朱俊强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第5期747-753,共7页

应用商用流体计算软件求解定常雷诺平均N-S方程组耦合Lantry-Menter转捩模型,对来流湍流度1.5%,不同进口雷诺数下,前加载超高负荷低压涡轮叶型进行了数值模拟。在与相关实验数据对比的基础上,研究了三种被动控制方式的控制效果与控制机... 应用商用流体计算软件求解定常雷诺平均N-S方程组耦合Lantry-Menter转捩模型,对来流湍流度1.5%,不同进口雷诺数下,前加载超高负荷低压涡轮叶型进行了数值模拟。在与相关实验数据对比的基础上,研究了三种被动控制方式的控制效果与控制机理。结果表明:弧形凹槽的最佳开槽位置在分离点,最佳深宽比为0.15,表面拌线和矩形条的最佳加载位置在速度峰值点与分离点的中点;控制方式能否有效与其增加的掺混损失和减少的分离损失有关;三种控制方式均通过产生小漩涡来增加低能流体与高能流体之间的交换,从而加速转捩减小分离泡降低叶型损失。 展开更多

关键词 超高负荷 低雷诺数 被动控制方式 叶型损失

原文传递

雾滴冷却对压气机边界层分离流动的影响研究

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作者 许奎 赵春迪 顾莉栋 《长春理工大学学报（自然科学版）》 2024年第4期61-66,共6页

采用欧拉-拉格朗日坐标系对喷雾减温过程进行数值研究,研究喷雾条件下NASA stage 35的流场特性,以及雾滴冷却对边界层分离的影响,探究对边界层分离产生的黏性损失。结果表明,喷雾冷却使流场进口质量流量增加和温度降低。雾滴的蒸发使流... 采用欧拉-拉格朗日坐标系对喷雾减温过程进行数值研究,研究喷雾条件下NASA stage 35的流场特性,以及雾滴冷却对边界层分离的影响,探究对边界层分离产生的黏性损失。结果表明,喷雾冷却使流场进口质量流量增加和温度降低。雾滴的蒸发使流体组份发生变化,流场的运动黏度增加,导致边界层分离延迟和边界层厚度变薄。在干空气条件下边界层在25%弦长发生分离。喷雾使边界层移动至29%弦长发生分离。尽管雾滴冷却下边界层分离产生的黏性损失增大,但是边界层分离延迟和变薄对叶型损失起主导作用,喷雾冷却工况下叶型损失减小3.68%。 展开更多

关键词 压气机 喷雾冷却 边界层分离 叶型损失

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进口雷诺数和湍流度对压气机叶栅流动特性影响

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作者 杜文海 陈珂 +2 位作者 彭旻扬 王硕琨 张燕峰 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1607-1615,共9页

针对高空条件下,无人机发动机的压气机气动性能明显下降的问题,本文以某高亚声速压气机叶型V103为研究对象,采用数值模拟方法研究了3种雷诺数(Re=1.5×10^(5),4.5×10^(5),1.2×106)条件下,不同来流湍流度(Tu=1%,3%,5%,6%,7... 针对高空条件下,无人机发动机的压气机气动性能明显下降的问题,本文以某高亚声速压气机叶型V103为研究对象,采用数值模拟方法研究了3种雷诺数(Re=1.5×10^(5),4.5×10^(5),1.2×106)条件下,不同来流湍流度(Tu=1%,3%,5%,6%,7.5%,10%)对压气机叶栅内部流动特性的影响,分析了流动分离和转捩之间的变化关系,以及由此引起的叶型损失变化规律。研究结果表明:当湍流度不变时,随着雷诺数减小,分离泡长度增加,但分离点位置不变;当雷诺数不变,湍流度减小,层流分离点位置会提前,并且前移现象在低雷诺数下更明显;当湍流度增加,叶片表面分离泡消失,但损失仍然呈现出随着湍流度增加而增大的趋势;在不同雷诺数条件下,都存在一个对应于最小叶型损失的来流湍流度,且该湍流度随着雷诺数的减小而略有增大。本文为修正低雷诺数条件下压气机叶型损失模型和发展预测压气机高空低雷诺数效应的数值模型提供理论指导。 展开更多

关键词 低雷诺数 进口湍流度 流动分离 边界层分离 转捩 叶型损失 数值模拟 压气机叶栅 表面边界层

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汽轮机高压反动级叶栅内流动损失的数值分析 被引量：4

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作者 曹丽华 孙毅 李勇 《化工机械》 CAS 2011年第4期440-444,共5页

采用FLUENT软件对某300MW汽轮机高压反动级叶栅的内部流动损失进行数值分析。结果表明,随着级进汽流量的减少,同一通流部分截面内的熵函数值呈逐渐上升趋势;叶栅压力横向梯度加剧,导致端壁二次涡区影响范围增大,损失逐渐增大;动叶尾部... 采用FLUENT软件对某300MW汽轮机高压反动级叶栅的内部流动损失进行数值分析。结果表明,随着级进汽流量的减少,同一通流部分截面内的熵函数值呈逐渐上升趋势;叶栅压力横向梯度加剧,导致端壁二次涡区影响范围增大,损失逐渐增大;动叶尾部流场紊乱程度增大,湍流动能增大;压力系数沿流动方向逐渐增大,高损失区首先在前缘部分产生。 展开更多

关键词 汽轮机 反动级 叶型损失 二次流损失

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涡轮平面叶栅损失的数值预测

13

作者 常建忠 李国君 沈祖达 《汽轮机技术》 北大核心 1995年第1期39-43,共5页

介绍了在有粘／无粘迭代计算流场基础上数值预测涡轮平面叶栅损失的新方法。无粘计算采用时间相关有限面积法；边界层计算采用积分方程求解方法。叶栅损失由混合损失和边界层损失组成。其中混合损失由质量、动量，能量三个守恒方程求出... 介绍了在有粘／无粘迭代计算流场基础上数值预测涡轮平面叶栅损失的新方法。无粘计算采用时间相关有限面积法；边界层计算采用积分方程求解方法。叶栅损失由混合损失和边界层损失组成。其中混合损失由质量、动量，能量三个守恒方程求出。该方法是一种纯数值方法，避免了经验修正，具有一定的通用性。对粘性的影响亦进行了讨论和计算，并消除了其对总损失的影响。损失计算结果与实验值对照表明，它是一种预测叶栅损失的有效数值计算方法。 展开更多

关键词 平面叶栅 叶型损失 数值预测 蒸汽透平

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低雷诺数下粗糙度对高亚声速压气机叶型气动性能的影响 被引量：5

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作者 王名扬 李紫良 +3 位作者 卢新根 赵胜丰 张燕峰 朱俊强 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1510-1519,共10页

为了探究低雷诺数Re下粗糙度Ra对一高亚声速压气机叶型气动性能的影响,在其吸力面布置三种粗糙度分布,每种分布对应15种粗糙度大小。在Re=1.5×10^5时,利用数值模拟手段详细对比了不同粗糙度分布及大小下压气机叶片吸力面边界层分... 为了探究低雷诺数Re下粗糙度Ra对一高亚声速压气机叶型气动性能的影响,在其吸力面布置三种粗糙度分布,每种分布对应15种粗糙度大小。在Re=1.5×10^5时,利用数值模拟手段详细对比了不同粗糙度分布及大小下压气机叶片吸力面边界层分离、转捩规律,揭示了低Re下粗糙度调控压气机叶型边界层发展特性的机理。研究表明,三种粗糙度分布下,叶型损失随粗糙度大小的变化趋势类似。在转捩粗糙区,吸力面分离泡"位移效应"对叶型性能的不利影响随粗糙度增大而被抑制乃至完全消除,Ra=157μm时叶型损失最大分别降低10.16%,16.4%,15.58%;在完全粗糙区,随粗糙度进一步增大,强烈的湍流耗散作用反而致使叶型性能不断下降。在整个粗糙度大小范围内,粗糙度布置在吸力面前缘到转捩点之间时对边界层调控效果较好,能够较大限度地提升低Re下压气机叶型的气动性能。 展开更多

关键词 低雷诺数 压气机 叶型 粗糙度 边界层 叶型损失 气动性能

原文传递

高负荷动力涡轮叶型优化研究

15

作者 陈晨 李维 《现代机械》 2022年第1期1-5,共5页

对某型高负荷动力涡轮第一级导叶进行前加载、中间加载、后加载三种方案的叶型优化,用数值模拟的方法研究三种方案对流动损失的影响机理,将三种方案的气动性能参数与未优化的高负荷动力涡轮进行对比,分析了涡轮气动性能优化效果。结果表... 对某型高负荷动力涡轮第一级导叶进行前加载、中间加载、后加载三种方案的叶型优化,用数值模拟的方法研究三种方案对流动损失的影响机理,将三种方案的气动性能参数与未优化的高负荷动力涡轮进行对比,分析了涡轮气动性能优化效果。结果表明:三种叶型优化方案均能控制叶片表面的流动分离,前加载叶片设计增加了端区的二次流损失,后加载叶片设计增加了二维叶型损失,中间加载优化方案具有更优的气动性能。 展开更多

关键词 前加载 后加载 叶型损失 高负荷动力涡轮

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粗糙度对超高负荷低压涡轮边界层影响 被引量：7

16

作者 孙爽 雷志军 +1 位作者 朱俊强 李伟 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期347-355,共9页

基于IET-LPTA叶型研究了被动控制中的粗糙度对分离转捩的影响,以寻求一种优化的粗糙度布置方式来减小叶型损失。研究以CFX数值模拟为主,对数值结果进行试验验证。主要考察了不同粗糙高度及不同粗糙度布置位置对叶型损失的影响,提出了变... 基于IET-LPTA叶型研究了被动控制中的粗糙度对分离转捩的影响,以寻求一种优化的粗糙度布置方式来减小叶型损失。研究以CFX数值模拟为主,对数值结果进行试验验证。主要考察了不同粗糙高度及不同粗糙度布置位置对叶型损失的影响,提出了变粗糙高度的优化布置方案,并使用间歇因子、位移厚度、动量厚度、形状因子、湍流度等特征参数分析了粗糙度控制分离的机理。研究发现粗糙度对减小叶型损失,推迟开式分离泡的出现有显著作用,同时变粗糙高度结合前缘至转捩点的布置方式能够更好地抑制分离,减小叶型损失。 展开更多

关键词 被动控制 分离泡 粗糙度 叶型损失

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雷诺数对涡轮部件性能的影响 被引量：6

17

作者 李维 邹正平 赵晓路 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期822-827,共6页

利用数值模拟手段研究了雷诺数对低压涡轮部件性能的影响,分析了低压涡轮内部流动的变化。结果表明低压涡轮效率随雷诺数降低而下降,且其变化趋势为非线性变化;叶片表面速度分布亦发生较明显的变化,导致叶型损失与二次流损失增大;结果... 利用数值模拟手段研究了雷诺数对低压涡轮部件性能的影响,分析了低压涡轮内部流动的变化。结果表明低压涡轮效率随雷诺数降低而下降,且其变化趋势为非线性变化;叶片表面速度分布亦发生较明显的变化,导致叶型损失与二次流损失增大;结果还表明叶片表面速度分布的设计对涡轮性能随雷诺数变化的规律具有重大影响,在低雷诺数条件下涡轮部件的设计中需加以注意。 展开更多

关键词 航空、航天推进系统 雷诺数 涡轮 叶型损失 二次流损失

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CST造型方法在涡轮叶片前缘修型中的应用研究 被引量：2

18

作者 崔涛 王松涛 +2 位作者 汪帅 温风波 王仲奇 《推进技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期1767-1779,共13页

为了探究CST (形状函数变换技术)造型方法在涡轮叶片前缘修型中的应用效果,完善了CST方法在前缘型线重构中的实施细节,数值模拟了雷诺数对前缘修型前后叶型损失及边界层特性的影响,验证了CST前缘修型方法在新型高速飞行器低压涡轮中的... 为了探究CST (形状函数变换技术)造型方法在涡轮叶片前缘修型中的应用效果,完善了CST方法在前缘型线重构中的实施细节,数值模拟了雷诺数对前缘修型前后叶型损失及边界层特性的影响,验证了CST前缘修型方法在新型高速飞行器低压涡轮中的实用性。结果显示:CST方法前缘修型可以消除HD叶型吸力侧前缘的压力峰和分离泡,从而使得高雷诺数条件下吸力侧分离诱导的边界层转捩现象延迟发生,叶型损失降低32%,拓展了低损失状态的雷诺数范围。吸力侧损失的降低在低雷诺数条件下主要来自于前缘附近的剪切层,而高雷诺数条件下主要来自于前缘剪切层和扩压段前的层流边界层。新型高速空天飞行器低压涡轮叶片采用CST前缘修型对提升效率是有效的,在设计点状态附近效率提高0.1%,而膨胀比较低的大负攻角状态下效率提升0.3%~0.5%,损失降低的位置主要集中在叶展中部压力侧边界层和根部的二次流区域。 展开更多

关键词 涡轮 前缘 压力尖峰 分离泡 边界层 叶型损失 能量耗散 熵产率

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凝结与边界层分离相互作用机理的数值研究 被引量：1

19

作者 王智 安连锁 +1 位作者 韩中合 刘刚 《动力工程》 CSCD 北大核心 2009年第8期752-756,共5页

为揭示流场中粘性引起的边界层分离与自发凝结相互作用的机理,对缩放喷管和汽轮机叶栅中的自发凝结两相流动进行了数值模拟.气相采用N-S方程,液相凝结过程采用对多阶复合参数进行积分的方法求解.通过比较粘性流动和非粘性流动中液相参... 为揭示流场中粘性引起的边界层分离与自发凝结相互作用的机理,对缩放喷管和汽轮机叶栅中的自发凝结两相流动进行了数值模拟.气相采用N-S方程,液相凝结过程采用对多阶复合参数进行积分的方法求解.通过比较粘性流动和非粘性流动中液相参数分布的差异,分析了边界层分离和尾迹涡扰动与凝结相互作用的机理.结果表明:凝结的存在使得湿蒸汽流动中叶栅吸力面边界层的分离程度远大于过热蒸汽流动中的分离程度,边界层分离产生的损失不可忽视.对边界层分离和尾迹涡产生叶型损失的原因进行了分析,结果表明:尾迹涡的扰动作用使得成核过程发生了变化,且改变了水滴数和湿度的分布. 展开更多

关键词 湿蒸汽 两相流动 凝结 边界层分离 尾迹涡 叶型损失 数值模拟

原文传递

雷诺数对低压涡轮附面层转捩影响的数值研究 被引量：2

20

作者 张银波 郑伟 《燃气涡轮试验与研究》 北大核心 2015年第2期14-19,40,共7页

使用CFX软件对超高负荷低压涡轮叶型吸力面的非定常转捩过程进行数值模拟,并利用试验数据对其结果进行了验证。考察了不同雷诺数(Re=80 000、100 000)对附面层流动发展的影响,并通过附面层流场细节分析,得出了雷诺数对分离、转捩的作用... 使用CFX软件对超高负荷低压涡轮叶型吸力面的非定常转捩过程进行数值模拟,并利用试验数据对其结果进行了验证。考察了不同雷诺数(Re=80 000、100 000)对附面层流动发展的影响,并通过附面层流场细节分析,得出了雷诺数对分离、转捩的作用,证实高雷诺数下转捩的发生更靠近上游,使得分离减弱、损失减小。同时,借助频谱分析方法,证明雷诺数不同不会改变Kelvin-Helmholtz和Tollmien-Schlichting不稳定性对转捩的影响。 展开更多

关键词 航空发动机 低压涡轮 分离泡 转捩 叶型损失 雷诺数 频谱分析 数值模拟

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