直接反转完全可逆式组合叶栅的实验研究

针对矿井、隧道等行业对风机反风性能的要求,提出了一种动叶直接反转完全可逆式组合叶栅设计的新方案。该方案具有结构简单、正反向性能完全相同、便于采用现有成熟叶型等特点。通过平面叶栅试验确定了重叠度、栅距比等组合叶栅最佳组合参数,此外,试验结果表明在相同雷诺数下,组合叶栅的正反向最大升力系数C_(L max)和失速攻角α_(L max)较现有双对称叶型均有大幅度提高,显示出较好的应用前景。     

双激盘理论及其在轴流式弯掠动叶栅气动计算中的应用

轴流式弯掠动叶栅对主气流作用有一个不容忽视的径向分力。为此本文提出“双激盘理论”及相应的一套计算方法，其中包括阻力系数及出口气流角值沿径分布的修正，用来进行低速低负荷轴流式弯掠（即必须计及叶片径向分力影响的）风扇的设计和性能估计。用一个弯掠动叶和一个非弯掠动叶的风扇进行验证性试验，结果表明：计算与实测值吻合甚好。     

组合叶栅的实验研究(一)

首次提出了用于可逆风机叶片设计的组合叶栅设想及其评价准则，并对组合叶栅进行了叶栅的性能实验，通过实验数据的分析，肯定了组合叶栅设想的可行性，适当地选取叶栅的组合参数B、T，可以使组合叶栅的整体性能得到大幅度的提高，与现有的翼型相比，Cymax^N R,αCymax^N R均有不同程度的提高。     

前弯动叶片变工况性能的估计方法

在低速轴流风机中,前弯动叶和常规径向直叶片比较,具有提高效率4～5%,增加变工况范围15～20%的优良性能.本文在发展完善 "双激盘"理论模型的基础上,采用平板圆弧叶型实验数据,加入了攻角损失的计算,并将其用于前弯动叶片设计工况以及变工况的性能估计.在设计工况下和实验结果比较,沿叶高效率的最大误差为1.5%,沿叶高总压的最大误差为1.8%,两参数沿叶高的流量平均误差分别为1%和1.5%.在稳定工况范围内按流量平均计算的效率误差和总压误差均在2%以内.计算结果表明,该法可用于估计变工况下弯掠动叶片的性能,是一种简单、明了、适合工程需求的方法.     

轴流式前弯动叶的变工况气动性能实验研究

对前弯宽、窄动叶片和常规直叶片进行了变工况气动性能的实验研究。通过对实验结果的分析发现：相对于直叶片，前弯窄叶片不仅可以提高气动效率，而且扩大了风机的稳定工作范围，只是动叶动压头有所降低；前弯宽叶片的稳定工作范围则比窄叶片要宽，其气动效率和动叶压头也有大幅度的提高。这说明在提高效率、扩大稳定工作范围方面，动叶前弯和增加弦长同时起到积极的作用。还对三种动叶片的出口气动参数沿径向的分布规律进行了详细的测量，并对最高效率点和旋转失速前最小流量点的气动参数沿径向的分布规律进行了重点分析，从流体力学原理出发，解释说明了前弯动叶片提高效率，扩大稳定工作范围的原因。     

动叶周向前弯对附面层的影响

本文利用计及旋转和曲率、沿弦长压力梯度影响的三维附面层积分方法,对前弯动叶片和直动叶片在变工况下的气动性能进行了模拟、比较和分析.得出了叶片周向前弯后,叶顶部分的附面层减薄,二次流损失减小的结论,与实验结果吻合;验证了前弯叶片相对直叶片提高效率、扩大稳定工作范围的实验结果.     

周向弯曲方向对弯掠叶片气动-声学性能影响的实验

以具有相同几何参数的常规径向叶片、周向前弯和周向后弯叶片为研究对象,对旋转动叶片周向弯曲后叶轮的气动和声学性能进行了对比试验研究.同时采用五孔探针半对向测量方法研究了周向弯曲后出口气流参数沿叶高的分布规律.结果表明,与原型径向叶轮相比,在保持叶片几何参数不变,仅引入周向弯曲后,无论周向前弯还是后弯,均导致叶轮的效率和压升降低.叶片周向前弯可以有效地降低气动噪声,大幅度地增加风扇的喘振裕度.在相同的周向弯曲角度下,采用周向前弯技术明显优于周向后弯.此外,研究表明弯掠叶片径向力对于气流参数沿叶高的分布具有较大的影响.周向前弯叶轮改善了叶顶附近的流动状况,但中部叶高区域的损失增加.对于周向后弯叶轮,虽然叶片中部损失减小,但两端部损失增加明显.     

基于POD方法的跨声速轴流压气机转子叶顶间隙流场分析

以跨声速轴流压气机转子NASA Rotor 36为对象,研究了叶顶间隙流场的非定常流动特性。在数值模拟结果的基础上,采用本征正交分解(POD)方法获取POD模态和时间系数分布规律,进一步分析了近失速工况下叶顶间隙流场的流动特性。结果表明:在近失速工况下,叶顶间隙流场的主导频率为叶顶泄漏涡频率,约为0.6倍转子通过频率;能量较高的POD模态决定了叶顶泄漏涡的波动频率和幅值,低能量的高阶涡则影响流场的细微结构;同时发现,前5阶POD模态就可以很好地重构流场,这为低阶模型的应用提供了一定的理论指导。      

叶轮机械气动声学频域分析

得到中弧线小弯度薄叶片叶轮机械声场的详细结果。讨论适用于近声场, 叶片的弯、掠等几何特征及运行条件也都在频域解中显式地表示出来。     

弯掠动叶叶尖径向间隙对气动──声学性能的影响

采用了两种修正叶尖径向间隙的方法：一种是利用实验结果减小径向动叶叶尖径向间隙，使之与弯掠动叶相同，弯掠动叶气动效率提高３％－４％，气动噪声降低２－３ｄＢ（Ａ），稳定工作范围扩大２０％以上；另一种是利用修正公式（增大弯掠动叶径向间隙）计算弯掠动叶气动—声学性能。本文确定了风机叶尖间隙噪声的特性和相对重要程度及其预估计及叶尖径向间隙影响的气动—声学性能的实验和工程上的计算方法