在風(fēng)機機械中,,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械的內(nèi)部流場和氣動性能,,尤其是效率,、風(fēng)機噪聲和穩(wěn)定的工作范圍。因此,,通過改變?nèi)~頂間隙形狀,,對葉頂泄漏流進行綜合分析,,提高渦輪機械的氣動性能具有重要的現(xiàn)實意義和工程參考價值。目前,,對葉尖間隙進行了一系列的實驗和數(shù)值模擬研究,,主要集中在葉尖和殼體兩個方面。對于葉片頂部,,young等人[4]采用實驗方法研究了單槽,、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,、類型和位置對軸流風(fēng)機性能的影響,-在設(shè)計流量下,,葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動性能,,風(fēng)機效率提高了1.05個百分點。對多級壓縮機表明,,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。
通過在風(fēng)機葉尖壓力面附近擴展合適的葉尖平臺,,可以有效地減小葉尖泄漏和氣動損失,。模擬了三種風(fēng)機不同長度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內(nèi)部流場。結(jié)果表明,,三段小翼可以---葉柵頂部的流動狀況,,并在不同程度上削弱泄漏渦的強度。周志華等[10]計算了某型渦軸發(fā)動機高壓渦輪一級的三維流場,。結(jié)果表明,,錐形間隙能有效地控制間隙內(nèi)的泄漏流速,減少間隙內(nèi)的堵塞,,從而提高其整體性能,。在套管處理方面,風(fēng)機,,yang等人[11]發(fā)現(xiàn)自循環(huán)殼體處理后壓縮機的穩(wěn)定流量范圍明顯增大,,烘干供風(fēng)機,這是由于葉片負荷降低,、低能流體吸附能力降低和周向流量畸變能力降低所致,。風(fēng)機的不同分區(qū)數(shù)的非軸對稱套管處理。實驗表明,,合理的非軸對稱殼體處理結(jié)構(gòu)可以使壓縮機的穩(wěn)定裕度提高13%,,峰值效率提高0.8%,。提率的原因是加工槽對壓氣機葉頂流場產(chǎn)生低頻非定常影響信號。風(fēng)機在低速壓縮機上測試了不同結(jié)構(gòu)的斜槽殼體處理,。實驗表明,,合理的配置可以提高壓縮機效率1%~2%,而不會對失速裕度產(chǎn)生不利影響,。
以風(fēng)機帶后導(dǎo)葉的可調(diào)軸流風(fēng)機模型為研究對象,,如圖1所示。風(fēng)扇由集熱器,、活動葉片,、后導(dǎo)葉和擴散器組成。風(fēng)機轉(zhuǎn)子葉片采用翼型結(jié)構(gòu),,動葉14片,,烘干機風(fēng)機,導(dǎo)葉15片,,葉輪直徑d為1500mm,,風(fēng)機葉頂間隙delta為4.5mm,風(fēng)機工作轉(zhuǎn)速為1200r/min,,輪轂比為0.6,,設(shè)計工況安裝角為32度,相應(yīng)設(shè)計流量和總壓為37.14m3_s-1和2348pa,,結(jié)構(gòu)簡圖給出了葉頂間隙均勻和不均勻的方程,,其中前緣間隙和后緣間隙分別為1和2。leand te表示葉片的前緣和后緣,。為了-前緣與后緣的平均間隙為4.5mm,,選取六種非均勻間隙進行分析。現(xiàn)代軸流風(fēng)機的相對徑向間隙為0.8%~1.5%[18],,改變后風(fēng)機葉尖間隙的較小相對徑向間隙為1%,,滿足正常運行的要求,烘干室風(fēng)機,,如表1所示,。其-案1~3為漸變收縮型,方案4~6為漸變膨脹型,�,?刂品匠贪ㄈS穩(wěn)態(tài)雷諾時均n-s方程和可實現(xiàn)的k-e湍流模型�,?蓪崿F(xiàn)的k-e模型可以有效地解決旋轉(zhuǎn)運動、邊界層流動分離,、強逆壓梯度,、二次流和回流等問題,。風(fēng)機采用分離隱式方法計算,壁面采用防滑邊界條件,,壓力-速度耦合采用簡單算法,。采用二階逆風(fēng)法離散了與空間有關(guān)的對流項、擴散項和湍流粘性系數(shù),,忽略了重力和壁面粗糙度的影響,。
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