在風機機械中,,為了防止旋轉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部流場和氣動性能,尤其是效率,、風機噪聲和穩(wěn)定的工作范圍,。因此,通過改變葉頂間隙形狀,,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,。在此基礎上,,模擬了風機、類型和位置對軸流風機性能的影響,,-在設計流量下,,葉頂雙槽結構具有較佳的氣動性能,,風機效率提高了1.05個百分點。對多級壓縮機表明,,烘干房耐高溫風機,,葉根倒角還可以減小角區(qū)的失速,提高工作范圍,。風機帶肩端間隙渦輪的研究表明,,壓力側和吸入側后緣槽都可以略微增大葉片頂面?zhèn)鳠嵯禂担雮群缶壊劭梢詼p小間隙的泄漏損失,。
風機在實際應用過程中,,葉片型線的優(yōu)化可能面臨一個問題。不同葉片高度的不同進水條件導致葉片型線優(yōu)化結果差異過大,,難以對葉片型線進行過度優(yōu)化,。為此,本文提出了多截面輪廓協(xié)同優(yōu)化的方法,,建立了輪廓幾何與輪廓目標函數之間的關系,,使得到的輪廓滿足三維實際要求。在優(yōu)化過程中,,增加了葉片型線的幾何分析和設計點氣流角的調整模塊,,以-獲得的葉片型線能達到與原型相同的氣流轉向能力。同時,,風機設計點的氣動性能滿足一定要求,,烘箱用風機,否則,,可以以罰函數的形式盡快完成葉型的氣動分析,,提高優(yōu)化過程的快速性。在確定優(yōu)化目標時,,木材干燥窯風機,,綜合考慮了設計點的性能和非設計條件,風機對有效范圍內的剖面性能進行了研究,。目標函數括號中的項為設計點損失,,第二項為有效流入流角范圍,邊界為設計點損失的1.5倍,,第三項為失速裕度,,第四項為有效流入流角范圍內的平均損失,第五項為平均損失差的方差,。有效流入角范圍內的分布,。分子是分析葉片外形的氣動性能,分母是原型參考值。風機利用加權因子w對截面之間的關系進行加權,,設置目標函數,,得到損失小、失速裕度高的多截面s1剖面,。各參數的-和各截面的-系數決定了優(yōu)化目標是集中于中間截面的性能,,以及中間截面的損失和末端截面的失速裕度。
通過在風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,。模擬了三種風機不同長度和初始位置的吸力面小翼葉柵的內部流場。結果表明,,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,。結果表明,,錐形間隙能有效地控制間隙內的泄漏流速,減少間隙內的堵塞,,從而提高其整體性能,。在套管處理方面,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,,風機,,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,。風機的不同分區(qū)數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構可以使壓縮機的穩(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生低頻非定常影響信號。風機在低速壓縮機上測試了不同結構的斜槽殼體處理,。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生不利影響,。
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