
發(fā)布
注冊
/
登錄葉頂
關(guān)注創(chuàng)建者:切洋蔥的憂傷 創(chuàng)建時間:2021-03-23

葉頂?shù)膶?shí)例教程
渦輪葉頂泄漏控制研究進(jìn)展
傅力宏1,2 張雪輝2,3 陳海生2,3 王星2,3 張金鳳1 周鑫2,3 秦偉3
(1. 江蘇大學(xué)國家水泵及系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心, 鎮(zhèn)江212013;
2. 中國科學(xué)院工程熱物理研究所, 北京100190;
3. 中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049)
摘要:通過歸納國內(nèi)外渦輪葉頂泄漏控制研究,總結(jié)了軸流、向心渦輪采用的葉頂泄漏控制方法及取得的研究進(jìn)展,分析了不同控制方法的特點(diǎn)和不足,最后對渦輪葉頂泄漏控制方法的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。目前,帶冠軸流渦輪葉頂泄漏控制方法除了傳統(tǒng)的迷宮密封,還有蜂窩密封、干氣密封等;不帶冠軸流渦輪控制方法種類較多,可細(xì)分為主動控制方法和被動控制方法;開式和半開式向心渦輪控制方法目前僅有葉型優(yōu)化和機(jī)匣開槽;閉式向心渦輪控制方法較為單一,以迷宮密封為主。軸流渦輪中多種泄漏控制方法耦合具有較好的應(yīng)用前景;開式和半開式向心渦輪中綜合有效的葉頂泄漏控制方法,以及閉式向心渦輪輪蓋空腔非設(shè)計(jì)工況和非定常工況下的泄漏特性有待進(jìn)一步研究。
展開 具體操作如下所示:
2
★
Turbogrid中的葉頂間隙的定義方式:
其實(shí)就是將葉片在葉高方向進(jìn)行切割,對葉頂間隙的位置用網(wǎng)格進(jìn)行填充,葉片位置按照傳統(tǒng)的Turbogrid的網(wǎng)格劃分方式去劃分。
Turbogrid中提供了4種間隙定義方式:
Constant Span:通過葉高的百分比控制,如:90%葉高位置,即葉頂間隙的高度占據(jù)整個葉高的10%。
軸流壓氣機(jī)葉頂噴氣穩(wěn)定性控制研究 中國科學(xué)院工程熱物理研究所李繼超
空調(diào)機(jī)組氣流噪聲仿真研究 ¥19.89
現(xiàn)有研究成果總結(jié):
在空調(diào)室外機(jī)軸流風(fēng)扇中,葉頂部分的紊流強(qiáng)度很大,這也是葉尖渦產(chǎn)生的地方。可以認(rèn)為葉頂不穩(wěn)定的漩渦流動是噪聲產(chǎn)生的主要原因。葉頂旋渦結(jié)構(gòu)跟導(dǎo)風(fēng)圈的配置緊密相關(guān),可以通過改變導(dǎo)風(fēng)圈的結(jié)構(gòu),改變葉頂旋渦結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度,降低噪聲。
寬頻噪聲強(qiáng)度,與主流速度成六次冪關(guān)系。意味著葉片通道中主流速度大小是影響噪聲大小的一個重要因素。如圖2所示,將設(shè)計(jì)導(dǎo)風(fēng)圈子午流道結(jié)構(gòu)做成漸擴(kuò)型,通過控制風(fēng)扇葉尖渦來減小噪聲,就是通過改變導(dǎo)風(fēng)圈的結(jié)構(gòu)配置,控制葉尖旋渦的發(fā)展,減少葉尖和導(dǎo)風(fēng)圈之間的回流,從而減少由于葉尖渦引起的主流阻塞,增大有效的通流面積,降低主流的流速,最終有效的降低噪聲。
展開 如此大振幅的葉片振動將對葉頂間隙等處流場產(chǎn)生較大影響,進(jìn)而影響風(fēng)扇/壓氣機(jī)的效率、性能和穩(wěn)定性。傳統(tǒng)葉片流固耦合方法在處理風(fēng)扇/壓氣機(jī)氣動彈性問題時通常面臨以下挑戰(zhàn):
單向流固耦合仿真:在跨音葉柵流場中,葉片大幅振動會對邊界層分離、激波以及葉頂泄露流產(chǎn)生強(qiáng)烈相互作用而形成強(qiáng)耦合多物理場,難以進(jìn)行單向耦合解耦;
基于頻域分析的多物理場仿真:無法準(zhǔn)確模擬整個時間歷程下的結(jié)構(gòu)振動情況和流場流動形態(tài),難以對葉片流動與振動的相互作用進(jìn)行詳細(xì)研究;
CFD軟件與結(jié)構(gòu)軟件之間數(shù)據(jù)交互復(fù)雜、操作繁瑣:不利于工作繁重的工程技術(shù)人員快速學(xué)習(xí)和使用,難以用于工程實(shí)際。
針對上述難點(diǎn),Ansys基于葉輪機(jī)專用氣動仿真軟件CFX和結(jié)構(gòu)仿真軟件Mechanical,在Workbench平臺下采用CFX + Mechanical雙向流固耦合方法對整個時域歷程下的葉片流動和振動耦合狀況進(jìn)行高效、高精度仿真分析。該解決方案操作流程簡明、計(jì)算精度高,是目前商業(yè)軟件中較為成熟的雙向流固耦合解決方案,適合于對跨音、大展弦比風(fēng)扇/壓氣機(jī)葉片進(jìn)行雙向流固耦合仿真分析。雙向流固耦合技術(shù)按照解耦程度可以大致劃分為3種:
雙向顯式流固耦合:在每個時間步長內(nèi),流體和結(jié)構(gòu)求解不進(jìn)行迭代,直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互傳輸,計(jì)算速度快;只適用于弱耦合問題,強(qiáng)耦合物理問題精度較低;
強(qiáng)耦合流固耦合:流體和固體求解方程組在同一矩陣中同時求解,求解過程非常復(fù)雜、不易收斂,多用于學(xué)術(shù)研究領(lǐng)域;
雙向隱式流固耦合:流體方程和結(jié)構(gòu)方程單獨(dú)分開在不同的求解器求解,在每個時間步長內(nèi)流體和結(jié)構(gòu)分別迭代求解,直至交界面上的數(shù)據(jù)完全收斂。
展開 
葉頂?shù)南嚓P(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
葉頂?shù)淖钚聝?nèi)容
首先基于CAD軟件做風(fēng)扇的參數(shù)化建模,設(shè)計(jì)變量有天花板距離、葉根弦長、葉頂弦長、葉根角度、葉頂角度等一共7個變量。
建模完成后,再基于輸出的幾何模型做CFD模擬,輸出目標(biāo)量,即風(fēng)扇流量。
流程并不復(fù)雜,但AIPOD的強(qiáng)大就在于其內(nèi)置的智能優(yōu)化算法。
經(jīng)過連續(xù)2天的自動運(yùn)行,優(yōu)化得到的結(jié)構(gòu)成功將風(fēng)扇風(fēng)量增加了20%。
如下圖所示,圖中紫紅色標(biāo)記點(diǎn)即為監(jiān)測點(diǎn)位置,設(shè)置在位移變化最大的葉頂處。
通過雙向流固耦合分析,葉片應(yīng)力和位移如下圖,在葉片靠近旋轉(zhuǎn)中心處,應(yīng)力最大,葉片的位移在葉尖處最大。
由葉片位移監(jiān)測點(diǎn)可知,葉尖處位移是逐漸收斂的,故可以以此來判定無人機(jī)葉片在這種工況下不會發(fā)生顫振。
由于葉頂間隙為0.1mm,從圖6(a)中可以看到少量血細(xì)胞穿過葉輪邊緣直接流出。
圖 6. 血細(xì)胞粒子軌跡:(a)血細(xì)胞流動圖。(b) 軸向血細(xì)胞粒子軌跡圖[1]
圖7為轉(zhuǎn)速8000r/min,流速5.78L/min時,各區(qū)域溶血預(yù)測平均值及整體情況。
錯齒汽封是近年來東汽大量采用的一種新型汽封形式,目前該種汽封已廣泛應(yīng)用于機(jī)組軸封,以及反動式機(jī)組葉頂汽封位置,錯齒汽封主要結(jié)構(gòu)如圖14 所示,采用填絲材料將汽封片鑲嵌于轉(zhuǎn)子及汽封圈上,相比傳統(tǒng)汽封形式,錯齒汽封主要具有以下優(yōu)點(diǎn):
圖14 汽封優(yōu)化設(shè)計(jì)
1)取消轉(zhuǎn)子城墻齒,在相同長度范圍內(nèi),能夠設(shè)置更多的有效齒,增加密封性,減少軸封漏汽,提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)性。
中國科學(xué)院大學(xué), 北京100049)
摘要:通過歸納國內(nèi)外渦輪葉頂泄漏控制研究,總結(jié)了軸流、向心渦輪采用的葉頂泄漏控制方法及取得的研究進(jìn)展,分析了不同控制方法的特點(diǎn)和不足,最后對渦輪葉頂泄漏控制方法的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。
(3)葉頂部分
汽輪機(jī)的葉頂部分通常裝有圍帶,它將若干個葉片聯(lián)成葉片組。
文章來源:焦化干熄焦技術(shù)
控制點(diǎn)
約束條件
葉片網(wǎng)格變形中需給定約束,一是葉片前緣和尾緣直徑不能變,二是葉頂間隙不能變。為保證前后緣直徑不變,在網(wǎng)格變形過程中,前后緣表面控制點(diǎn)的位移量通過自定義函數(shù)先進(jìn)行周向平均然后賦給相應(yīng)半徑范圍內(nèi)的所有點(diǎn),如圖;為保證葉頂間隙不變,在變形過程中葉頂控制點(diǎn)的徑向位移設(shè)置為0,切向和軸向隨葉片變化而自由移動,如圖。
結(jié)果如下:
1)聲學(xué)網(wǎng)格模型及遠(yuǎn)場點(diǎn)布置
圖5-7 聲學(xué)計(jì)算模型和遠(yuǎn)場噪聲場點(diǎn)布置
2)風(fēng)機(jī)氣動噪聲模擬
圖5-8 瞬態(tài)聲源、c2點(diǎn)聲壓級頻譜對比和總聲壓級的指向性圖對比
3)風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)影響
圖5-9 葉片彎角、葉頂間隙對聲壓級影響
圖5-10 葉片數(shù)、葉片寬度和輪徑比對噪聲聲壓級影響
4)消聲器結(jié)構(gòu)參數(shù)對傳遞損失影響分析
圖5-11
:
其實(shí)就是將葉片在葉高方向進(jìn)行切割,對葉頂間隙的位置用網(wǎng)格進(jìn)行填充,葉片位置按照傳統(tǒng)的Turbogrid的網(wǎng)格劃分方式去劃分。
如此大振幅的葉片振動將對葉頂間隙等處流場產(chǎn)生較大影響,進(jìn)而影響風(fēng)扇/壓氣機(jī)的效率、性能和穩(wěn)定性。