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,,烘干機(jī)風(fēng)機(jī),,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,,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。
根據(jù)以往對(duì)風(fēng)機(jī)亞音速定子葉片的研究,,前緣彎曲用于匹配迎角[20],,根部彎曲高度為20%,端部彎曲角度為20,,頂部彎曲高度為30%,,端部彎曲角度為40,如圖18左側(cè)所示,。彎曲高度和彎曲角度的選擇是基于流入流的流動(dòng)角度條件:如圖5中藍(lán)色箭頭所示,,定子葉片的流入角度受上游動(dòng)葉片的影響,靠近端壁有兩個(gè)不符合主流分布趨勢(shì)的區(qū)域,,而彎曲高度末端彎板的t應(yīng)覆蓋與流動(dòng)角度匹配的區(qū)域,;末端彎板角度的選擇基于區(qū)域和主流流動(dòng)角度之間的差異。
根據(jù)前面的研究,,風(fēng)機(jī)前緣彎曲的定子葉片可以有效地消除流入攻角,,但葉片的局部端部彎曲會(huì)導(dǎo)致葉片局部反向彎曲的形狀效應(yīng)。在-端部攻角減小的同時(shí),,烘干循環(huán)風(fēng)機(jī),,定子葉片端部的阻塞量增大,干燥用風(fēng)機(jī),,損失增大,。在端部彎曲建模的基礎(chǔ)上,,適當(dāng)疊加葉片正彎曲建模,可以減小端部攻角,,-定子葉片和級(jí)間的有效流動(dòng),。通過實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方法,得到了合適的前彎參數(shù):風(fēng)機(jī)彎曲高度60%,,輪轂彎曲角度40,,翼緣彎曲角度20,基本符合以往研究得出的彎曲葉片設(shè)計(jì)參數(shù)選擇規(guī)則,。不同葉柵的吸力面徑向壓力梯度和出口段邊界層邊界的徑向壓力梯度可以-地進(jìn)行比較,。在帶端彎和正彎葉片的三維復(fù)合葉片表面,存在兩個(gè)明顯的徑向壓力梯度增大區(qū)域,,形成從端彎到流道中徑的徑向力,,引導(dǎo)風(fēng)機(jī)葉片表面邊界層的徑向重排。從出口段附面層的邊界形狀可以看出,,復(fù)合三維葉片試圖使葉片的徑向附面層均勻化,,消除了葉片角部區(qū)域的低能流體積聚,對(duì)提高葉片邊緣起到了明顯的作用,。
為了探索---大負(fù)荷大流量風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)和內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理,,本文設(shè)計(jì)了一臺(tái)風(fēng)機(jī),其壓力比為1.20,,風(fēng)機(jī),,負(fù)荷系數(shù)為0.83。詳細(xì)研究了流量系數(shù),、反力等設(shè)計(jì)參數(shù)的影響規(guī)律,,給出了相應(yīng)的選擇原則。分析了葉片負(fù)荷調(diào)節(jié),、葉片彎曲和葉片端部彎曲對(duì)葉柵流動(dòng),、級(jí)匹配和級(jí)性能的影響,給出了高負(fù)荷軸流風(fēng)機(jī)三維葉片設(shè)計(jì)的基本原則,。同時(shí),,開發(fā)了s1流面協(xié)同優(yōu)化方法,取得了較好的效果,。降低了定子損耗,,增大了風(fēng)機(jī)裕度。高壓風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)通常采用離心風(fēng)機(jī),,但離心風(fēng)機(jī)存在迎風(fēng)面積大,、流量小、效率低等缺點(diǎn),。針對(duì)大流量,、高壓力比、---率的設(shè)計(jì)要求,,如何完成單級(jí)軸流設(shè)計(jì)成為研究的重點(diǎn),。長(zhǎng)期以來,軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法得到了發(fā)展,。從孤立葉型法,、葉柵法、降功率法到目前廣泛采用的準(zhǔn)三維,、全三維氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法,,甚至到s1流面葉型優(yōu)化[6]、三維葉型優(yōu)化,、風(fēng)機(jī)三維葉型技術(shù),,已經(jīng)有了大量的研究工作。用于提高設(shè)計(jì)方法的準(zhǔn)確性和快速性,。以---率,、高負(fù)荷為設(shè)計(jì)目標(biāo),通過合理選擇總體參數(shù),,優(yōu)化了風(fēng)機(jī)流面葉片的初步設(shè)計(jì)和三維疊加,,實(shí)現(xiàn)了軸流風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。
|