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(huì)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(chǎng)和氣動(dòng)性能，尤其是效率、風(fēng)機(jī)噪聲和穩(wěn)定的工作范圍。因此，通過(guò)改變?nèi)~頂間隙形狀，對(duì)葉頂泄漏流進(jìn)行綜合分析，提高渦輪機(jī)械的氣動(dòng)性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程參考價(jià)值。目前，對(duì)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(duì)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(duì)渦輪性能的影響。在此基礎(chǔ)上，干燥風(fēng)機(jī)，模擬了風(fēng)機(jī)、類型和位置對(duì)軸流風(fēng)機(jī)性能的影響，-在設(shè)計(jì)流量下，葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動(dòng)性能，風(fēng)機(jī)效率提高了1.05個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)多級(jí)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。
介紹了一套高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)過(guò)程，包括參數(shù)選擇、葉片形狀優(yōu)化和三維葉片的設(shè)計(jì)思想。在此基礎(chǔ)上，完成了高負(fù)荷軸流風(fēng)機(jī)壓力比1.20的初步設(shè)計(jì)，負(fù)荷系數(shù)-0.83。其次，烘干循環(huán)風(fēng)機(jī)，在初步設(shè)計(jì)方案中，通過(guò)對(duì)風(fēng)機(jī)靜葉多葉高處s1流面剖面的協(xié)調(diào)優(yōu)化，有效地減少了靜葉損失，木材干燥風(fēng)機(jī)，提高了風(fēng)機(jī)的裕度。同時(shí)，采用三維葉片技術(shù)，提高了定子葉片的端部流動(dòng)，提高了定子葉片端部區(qū)域的工作能力。風(fēng)機(jī)裕度由27.1%擴(kuò)大到48.8%。優(yōu)化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風(fēng)機(jī)的性能。采用fluent軟件對(duì)ob-84動(dòng)葉可調(diào)軸流風(fēng)機(jī)在均勻和非均勻間隙下的性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，討論了不同間隙形狀對(duì)泄漏流場(chǎng)和間隙損失分布的影響。結(jié)果表明，在平均葉頂間隙不變的前提下，錐形間隙風(fēng)機(jī)的總壓力和-于均勻間隙風(fēng)機(jī)，區(qū)范圍擴(kuò)大，錐形間隙越大，性能---越-；錐形間隙改變了間隙內(nèi)渦量場(chǎng)的分布，減少了葉尖泄漏損失，增強(qiáng)了風(fēng)機(jī)葉片上、中部的功能力。風(fēng)機(jī)的性能低于均勻間隙的性能。錐形葉片的葉尖間隙形狀可以作為提高風(fēng)機(jī)性能的重要手段。
本文以方案---機(jī)的定子葉片為例進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，優(yōu)化了s1流面葉型，風(fēng)機(jī)采用三維葉片技術(shù)---了定子葉柵內(nèi)的流動(dòng)。通過(guò)三維數(shù)值模擬，對(duì)s2流面設(shè)計(jì)中的損失和滯后角模型進(jìn)行了標(biāo)定，為葉片三維建模提供了依據(jù)。通過(guò)與初步三維設(shè)計(jì)結(jié)果的比較，兩種設(shè)計(jì)方案的氣動(dòng)參數(shù)徑向分布一致，證實(shí)了風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中s2流面設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性和-性。由于葉尖泄漏流的存在，葉尖壓力比與氣流角圖中灰色虛擬線圈所示的面積之間存在一定的偏差，風(fēng)機(jī)，但通過(guò)三-fd的修正，s2的設(shè)計(jì)趨勢(shì)預(yù)測(cè)了葉尖泄漏流對(duì)氣動(dòng)參數(shù)徑向分布的影響；bec在高負(fù)荷下，定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象，導(dǎo)致了出口氣流角和s2設(shè)置的初步三維設(shè)計(jì)。預(yù)測(cè)結(jié)果略有不同圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域。風(fēng)機(jī)利用一條非均勻有理b-sline曲線來(lái)描述由四個(gè)控制點(diǎn)紅點(diǎn)控制的曲線，包括前緣點(diǎn)和后緣點(diǎn)。葉片體由四條非均勻曲面、兩個(gè)吸力面和兩個(gè)壓力面組成，同時(shí)與較大切圓灰圓和前緣后緣橢圓弧相切。利用mit mises程序?qū)1型拖纜葉片進(jìn)行了流場(chǎng)分析。采用b-lbaldwin-lomax湍流模型和agsabu-ghamman-shaw旁路過(guò)渡模型描述了過(guò)渡過(guò)程。
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