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间隙宽度对轴流泵叶顶间隙涡流影响的数值分析
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作者 沈思敏 罗伦 汤楚翘 《水电能源科学》 北大核心 2024年第12期180-184,222,共6页
针对轴流泵不同间隙宽度下间隙涡流特性问题,采用数值模拟方法研究了某轴流泵3种叶顶间隙宽度(0.15、0.45、1.20 mm)下的间隙泄漏涡流特性。结果表明,相同流量下,当间隙宽度从0.15 mm增大到1.20 mm时,间隙分离涡区增大,同一平面位置的... 针对轴流泵不同间隙宽度下间隙涡流特性问题,采用数值模拟方法研究了某轴流泵3种叶顶间隙宽度(0.15、0.45、1.20 mm)下的间隙泄漏涡流特性。结果表明,相同流量下,当间隙宽度从0.15 mm增大到1.20 mm时,间隙分离涡区增大,同一平面位置的涡心强度增大。不同叶顶间隙宽度下,叶顶间隙区域的湍动能分布趋势相似,即从叶顶间隙入口处开始沿径向先增大后减小直到轮缘,在分离涡形成附近湍动能达最大值。此外,沿泄漏涡轨迹泄漏涡涡心涡量减小,压力增大,表明前缘附近容易产生空化。对于极小的间隙(0.15 mm),主流大部分流动不能通过间隙,叶顶分离涡仅发生在叶片压力侧转角;对于1.20 mm的间隙,高湍动能叶顶分离涡发生在间隙区,分离涡与剪切层连接从叶片脱离,然后缠绕在涡核外侧,最终被泄漏涡夹带。在间隙附近存在不同的涡量层可将湍流注入泄漏涡。研究成果可为轴流泵的水利优化设计提供参考。 展开更多
关键词 轴流泵 叶顶间隙宽度 间隙泄漏涡 涡心
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螺旋桨梢涡流场的DES模拟(英文) 被引量:3
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作者 时立攀 熊鹰 孙海涛 《船舶力学》 EI CSCD 北大核心 2015年第6期619-628,共10页
文章应用分离涡模型(DES)对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究。为准确模拟螺旋桨梢涡流场的信息,应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,通过迭代计算确定螺旋桨梢涡涡核的位置。为避免数值离散误差,对梢涡区域进行了网格... 文章应用分离涡模型(DES)对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究。为准确模拟螺旋桨梢涡流场的信息,应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,通过迭代计算确定螺旋桨梢涡涡核的位置。为避免数值离散误差,对梢涡区域进行了网格加密处理。为了研究螺旋桨梢涡空间形态,文中采用涡核识别的"Q准则",对螺旋桨梢涡等值面进行定义。计算结果表明,该文建立的尾流中梢涡流场分布数值模拟方法能够准确预报出螺旋桨梢涡流场的分布及涡核形状,与实验测量结果相符。 展开更多
关键词 梢涡流场 梢涡空泡 DES 涡核
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旋翼桨尖涡模型及其参数确定方法研究 被引量:8
3
作者 李攀 陈仁良 《空气动力学学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第3期296-302,共7页
介绍了基于有效湍流粘性系数假设的半经验桨尖涡涡核模型,并将桨尖涡拉伸压缩效应对涡核半径的影响引入该模型。采用流场显示的方法利用"粒子空白区"确定桨尖涡涡核半径,并进行了拉伸压缩修正以获得纯扩散效应引起的涡核半径... 介绍了基于有效湍流粘性系数假设的半经验桨尖涡涡核模型,并将桨尖涡拉伸压缩效应对涡核半径的影响引入该模型。采用流场显示的方法利用"粒子空白区"确定桨尖涡涡核半径,并进行了拉伸压缩修正以获得纯扩散效应引起的涡核半径增长量,以此来确定该模型的关键参数。参数确定结果表明,在中等到大涡雷诺数下湍流扩散效应引起的涡核扩散远大于分子动量扩散效应的作用,桨尖涡拉伸压缩效应对涡核半径的增长有重要影响。 展开更多
关键词 旋翼 桨尖涡 流动显示 涡核 湍流动量扩散
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汽轮机叶顶汽封泄漏涡对汽流激振力的影响 被引量:6
4
作者 曹丽华 孟宾 李盼 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第16期283-288,共6页
汽轮机叶顶间隙汽流激振力严重影响转子的稳定运行。采用SST k-ω模型,基于有限体积法对带有叶顶汽封的汽轮机高压缸第一压力级整周模型进行数值计算,着重分析了不同条件下叶顶汽封内泄漏涡的流动特性及其对汽流激振力的影响。结果表明... 汽轮机叶顶间隙汽流激振力严重影响转子的稳定运行。采用SST k-ω模型,基于有限体积法对带有叶顶汽封的汽轮机高压缸第一压力级整周模型进行数值计算,着重分析了不同条件下叶顶汽封内泄漏涡的流动特性及其对汽流激振力的影响。结果表明:泄漏流在汽封出口腔室内部形成了腔室涡和回流涡,回流涡的旋转方向与腔室涡相反;随着间隙的变大,汽封内部腔室涡的涡线由完整的涡线变为扭曲的涡线;大间隙条件下,汽封内部腔室涡发生变化,上部小间隙处涡心向下游迁移、下部大间隙处涡心向上游迁移;涡心位置的变化使得叶顶围带受到的汽流激振力值增大76%,角度增大19.6%。 展开更多
关键词 汽轮机 叶顶汽封 泄漏流 涡心位置 激振力
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三维水翼梢涡气核运动特性的数值模拟 被引量:1
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作者 郭春雨 薛嵘 +1 位作者 胡健 王恋舟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期618-625,共8页
针对三维水翼梢涡处流场和气核运动特性的问题,采用LES湍流模型和DEM模型进行数值分析。对有攻角水翼梢部进行网格加密,成功捕捉到梢涡结构,在这个基础上添加DEM模型构建的气核,研究气核在梢涡影响下的运动规律。数值结果表明:该方法很... 针对三维水翼梢涡处流场和气核运动特性的问题,采用LES湍流模型和DEM模型进行数值分析。对有攻角水翼梢部进行网格加密,成功捕捉到梢涡结构,在这个基础上添加DEM模型构建的气核,研究气核在梢涡影响下的运动规律。数值结果表明:该方法很好地模拟了带导流罩水翼梢涡形成与发展的过程,得出了直径为100μm的气核在梢涡影响下的迁移轨迹,以及在迁移过程中表面压力、运动速度等的变化特性。该研究结果为梢涡空化初生的机理建立了很好的基础。 展开更多
关键词 水翼 数值模拟 大涡模拟 离散元方法 梢涡 涡核 气核 气核轨迹
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核心机驱动风扇级转子叶尖流动结构和机理的研究 被引量:1
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作者 赖安卿 陈淑仙 付为刚 《机械设计与制造》 北大核心 2015年第12期38-41,共4页
为了探究核心机驱动风扇级不同工作模式下转子叶尖流动结构和机理,对某核心机驱动风扇级转子流场进行了三维定常数值模拟,分析了单外涵模式和双外涵模式下工作点及近失速点转子叶尖流场结构特点,并研究了不同叶尖间隙对核心机驱动风扇... 为了探究核心机驱动风扇级不同工作模式下转子叶尖流动结构和机理,对某核心机驱动风扇级转子流场进行了三维定常数值模拟,分析了单外涵模式和双外涵模式下工作点及近失速点转子叶尖流场结构特点,并研究了不同叶尖间隙对核心机驱动风扇级性能的影响。结果表明:单外涵模式与双外涵模式设计点叶尖泄漏涡起始位置不同;单外涵模式转子叶尖存在贯穿流道的正激波,双外涵模式该正激波消失;泄漏涡经过转子叶尖超声速区域会形成低速带;单外涵模式时泄漏涡经过正激波后发生扩散,并使正激波出现"缺口";转子叶尖间隙大小对核心机驱动风扇级两种工作模式下的流量、压比和等熵效率影响均较小,间隙增大到一定程度后稳定裕度下降剧烈。 展开更多
关键词 核心机驱动风扇级 叶尖泄漏涡 叶尖间隙 数值模拟
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叶尖开孔对风力机流场的影响研究 被引量:1
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作者 杨瑞 温威月 +2 位作者 周楠楠 杨伟 顾恩鑫 《兰州理工大学学报》 CAS 北大核心 2021年第6期38-44,共7页
以NREL Phase VI叶片的1/8缩比模型为研究对象,在叶片叶尖区域设计由前缘到叶尖端面的3个环形通气孔,改变叶尖流场分布.采用CFD的方法,通过转速变化分析叶尖表面的压力分布情况及其叶尖涡的发展过程,进而研究叶尖开孔对风力机叶尖涡的影... 以NREL Phase VI叶片的1/8缩比模型为研究对象,在叶片叶尖区域设计由前缘到叶尖端面的3个环形通气孔,改变叶尖流场分布.采用CFD的方法,通过转速变化分析叶尖表面的压力分布情况及其叶尖涡的发展过程,进而研究叶尖开孔对风力机叶尖涡的影响.研究结果表明:转速低于900 r/min时,叶尖开孔对叶片气动性能影响不大;而转速高于900 r/min时,叶尖开孔可降低涡核强度,加速叶尖涡耗散,提高叶片气动效率.从环形通气孔中喷射的气流对来流有明显的抑制作用,能够减小尾流区内的轴向速度.在加速叶尖涡的耗散和降低叶尖涡的强度方面,风力机叶尖处开孔在转速超过900 r/min以上时被视为一种比较有效的设计. 展开更多
关键词 叶尖开孔 数值模拟 叶尖涡耗散 流动控制 涡核
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尾涡流场雷诺应力数值模拟研究 被引量:2
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作者 张明华 李坤 +3 位作者 王菁 杨思路 薛明晖 刘薇 《航空计算技术》 2017年第6期65-68,共4页
通过ANSYS FLUENT,基于湍流涡粘模型中的S-A模型、k-ωSST模型和Realizable k-ε模型对NACA0012机翼的尾涡流场进行数值模拟,采用Boussinesq估算法提取了雷诺应力,对比分析了3种模型数值计算。结果发现:Realizable k-ε模型能很好地模... 通过ANSYS FLUENT,基于湍流涡粘模型中的S-A模型、k-ωSST模型和Realizable k-ε模型对NACA0012机翼的尾涡流场进行数值模拟,采用Boussinesq估算法提取了雷诺应力,对比分析了3种模型数值计算。结果发现:Realizable k-ε模型能很好地模拟涡核处的湍动能和湍涡粘性;S-A模型不能用于模拟雷诺正应力,Realizable k-ε和k-ωSST模型模拟涡核处的雷诺正应力的变化取决于涡核处湍动能的变化情况;S-A模型模拟出在涡核附近雷诺切应力存在正负波瓣,而Realizable k-ε和k-ωSST模型在涡核处几乎不存在雷诺切应力值。 展开更多
关键词 翼尖涡 数值模拟 湍流模型 涡核 雷诺应力
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导管螺旋桨不同桨叶的叶梢泄露涡分析 被引量:8
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作者 周军伟 王大政 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第7期14-19,共6页
为了深入探讨叶梢泄露涡的流动机理,研究了导管螺旋桨中桨叶螺距比与盘面比对叶梢泄露涡的影响,以及不同桨叶中叶梢泄露涡、叶梢负荷与叶梢泄露流三者之间的关联.采用数值方法对不同桨叶的导管螺旋桨流场进行了模拟分析.结果表明:当螺... 为了深入探讨叶梢泄露涡的流动机理,研究了导管螺旋桨中桨叶螺距比与盘面比对叶梢泄露涡的影响,以及不同桨叶中叶梢泄露涡、叶梢负荷与叶梢泄露流三者之间的关联.采用数值方法对不同桨叶的导管螺旋桨流场进行了模拟分析.结果表明:当螺距比增大,叶梢泄露涡逐渐远离桨叶吸力面,涡核空化数降低;当盘面比增大,叶梢泄露涡的轨迹基本不变化,涡核空化数提高;叶梢泄露流通过与叶梢泄露涡之间的流动剪切作用影响叶梢泄露涡的发展;叶梢泄露流流速受到叶梢负荷的影响,负荷越高的位置,叶梢泄露流的速度也越高. 展开更多
关键词 导管螺旋桨 叶梢泄露涡 螺距比 盘面比 涡核空化数
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悬停状态旋翼桨尖涡IDDES方法数值模拟研究 被引量:2
10
作者 付炜嘉 马经忠 李杰 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期195-202,共8页
开发了一套适用于悬停状态旋翼桨尖涡高精度数值模拟研究的计算分析程序。采用五阶Roe-WENO格式来降低旋翼尾迹区域内的数值耗散。采用结构网格动态面搭接技术实现旋翼的旋转运动,同时该技术还解决了对流动关注区域进行网格加密引起远... 开发了一套适用于悬停状态旋翼桨尖涡高精度数值模拟研究的计算分析程序。采用五阶Roe-WENO格式来降低旋翼尾迹区域内的数值耗散。采用结构网格动态面搭接技术实现旋翼的旋转运动,同时该技术还解决了对流动关注区域进行网格加密引起远场网格数量剧增的问题。针对RANS方法对复杂湍流流动模拟能力不足的问题,对RANS/LES混合方法进行了研究,开发了基于IDDES方法的计算程序。首先以串列双圆柱绕流问题为算例,验证了所采用的IDDES方法和面搭接技术的可靠性。然后分别采用RANS方法和IDDES方法针对旋翼悬停状态流场进行了数值模拟对比分析,从旋翼桨尖涡的涡强度、涡核位置、涡核直径以及桨尖涡涡核附近气流速度型分布等方面对旋翼桨尖涡结构的细节特征进行了比较系统的分析。计算结果表明,在相同的网格分布下,IDDES方法计算得到的结果较RANS方法更为接近实验结果,同时IDDES的计算结果还捕捉到了与实际情况相符的细小蠕虫涡结构与桨尖涡的"涡对"等细节现象,有利于深入研究旋翼绕流机理及相关问题。 展开更多
关键词 旋翼桨尖涡 IDDES方法 动态面搭接网格 Roe-WENO格式 涡核直径 涡核位置 k-w 网格生成 速度分布 马赫数
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调距桨梢涡精细流场的数值模拟 被引量:4
11
作者 杨琼方 王永生 张志宏 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2012年第2期131-140,共10页
为验证湍流粘度取为mk/的修正剪切应力输运(SST)湍流模型在螺旋桨梢涡精细流场粘性模拟中的适用性,对驱逐舰母型桨DTMB5168调距桨的梢涡流动进行了模拟与校验。结果显示:0.9R以上径向区域周向平均的轴向、周向和径向速度分量均与试验值... 为验证湍流粘度取为mk/的修正剪切应力输运(SST)湍流模型在螺旋桨梢涡精细流场粘性模拟中的适用性,对驱逐舰母型桨DTMB5168调距桨的梢涡流动进行了模拟与校验。结果显示:0.9R以上径向区域周向平均的轴向、周向和径向速度分量均与试验值吻合很好,但0.9R以下区域的径向速度分量存在一定偏差;0.7R和0.92R处沿周向变化的三个速度分量变化形态均与试验值一致,故可由此来确定梢涡涡核区,但周向和径向速度分量峰值比试验值略小;轴向0.3R距离内梢涡涡核运动轨迹的模拟结果与试验值吻合较好。由此证明了修正的SST湍流模型在螺旋桨梢涡流动模拟中的适用性,还表明由叶梢区的径向、周向和轴向方向以及桨叶近壁面法向、叶截面弦长方向和尾流轴向方向的网格节点密度来局部控制叶梢区流动的模拟效果的可行性。 展开更多
关键词 调距桨 梢涡 梢涡运动轨迹 涡核 湍流模型
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考虑旋转和曲率修正的螺旋桨梢涡流场模拟 被引量:3
12
作者 熊鹰 韩宝玉 刘志华 《华中科技大学学报(自然科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期27-30,共4页
应用显式代数雷诺应力湍流模型对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究,为了避免过高地预报梢涡涡核内湍流黏性耗散,对湍流模型进行了旋转和曲率修正.应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,为了避免数值离散误差,对梢涡区域... 应用显式代数雷诺应力湍流模型对螺旋桨尾流中梢涡流场分布进行了数值研究,为了避免过高地预报梢涡涡核内湍流黏性耗散,对湍流模型进行了旋转和曲率修正.应用全六面体网格对螺旋桨计算域进行网格划分,为了避免数值离散误差,对梢涡区域进行了网格加密处理.计算结果表明:提出的尾流中梢涡流场分布数值模拟方法能够准确预报螺旋桨梢涡流场的分布及涡核位置,并准确反映了梢涡形成和发展过程中梢涡内主涡和次涡的关系,与实验测量结果基本一致. 展开更多
关键词 螺旋桨 梢涡流场 梢涡空泡 显式代数雷诺应力模型 旋转和曲率修正 涡核
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旋翼桨尖涡模型及其在自由尾迹分析中的影响 被引量:6
13
作者 李攀 陈仁良 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1517-1523,共7页
建立了一个旋翼桨尖涡初始涡核半径计算模型,用于消除旋翼自由尾迹分析中桨尖涡涡核半径依靠经验设定的现状。该方法利用涡量和涡矩守恒关系,考虑旋转效应的影响,并修正Vatistas涡量分布函数,得到了一个关于桨尖涡初始涡核半径与桨叶附... 建立了一个旋翼桨尖涡初始涡核半径计算模型,用于消除旋翼自由尾迹分析中桨尖涡涡核半径依靠经验设定的现状。该方法利用涡量和涡矩守恒关系,考虑旋转效应的影响,并修正Vatistas涡量分布函数,得到了一个关于桨尖涡初始涡核半径与桨叶附着环量分布之间的非线性关系。将新建立的初始涡核模型同先前建立的涡核扩散与拉伸模型以微分方程初值问题的形式组成一个完整的桨尖涡模型,并将其应用于自由尾迹分析方法中,分别对两副模型旋翼的悬停尾迹进行分析。计算得到的桨尖涡初始涡核半径和展向位置与实验测量值的对比表明本文模型具有较高的准确性。此外,讨论了涡核湍流动量扩散效应在自由尾迹分析中的影响,分析表明该效应对自由尾迹分析的收敛性有重要影响。 展开更多
关键词 直升机 旋翼 桨尖涡 涡核 涡量 自由尾迹
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湍流模型对三维翼梢涡流场数值模拟的影响 被引量:9
14
作者 韩宝玉 熊鹰 叶金铭 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2342-2347,共6页
梢涡流场数值模拟对减少梢涡的不良影响意义深远。应用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法建立了三维翼梢涡流场数值模型,选用的湍流模型包括两种经典两方程模型和一种代数雷诺应力模型。计算内容包括翼梢涡流场速度分布、压力分布及涡核... 梢涡流场数值模拟对减少梢涡的不良影响意义深远。应用雷诺平均Navier-Stokes(RANS)方法建立了三维翼梢涡流场数值模型,选用的湍流模型包括两种经典两方程模型和一种代数雷诺应力模型。计算内容包括翼梢涡流场速度分布、压力分布及涡核位置,为了准确模拟梢涡涡核内系统旋转和流线曲率影响,将旋转和曲率修正方法应用于选用的湍流模型中。计算时对翼梢涡涡核处网格进行了加密处理。将计算结果与实验结果对比后发现,修正后的湍流模型较标准湍流模型明显提高了预报精度,与实验结果吻合较好,具有工程应用价值。 展开更多
关键词 湍流模型 旋转和曲率修正 梢涡 数值模拟 涡核
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大攻角下翼型间隙泄漏涡特性研究 被引量:1
15
作者 冯建军 刘佳敏 +3 位作者 朱国俊 李晨昊 李昀哲 罗兴锜 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2021年第1期131-138,共8页
叶片与转轮室壁面之间的间隙在很多轴流式旋转机械中都存在,间隙泄漏涡(TLV)及引发的空化现象会导致旋转机械效率降低和机械振动等不良现象,影响到机组的运行稳定性。该文通过数值模拟的方法,选择NACA0009单个翼型,研究12°大攻角... 叶片与转轮室壁面之间的间隙在很多轴流式旋转机械中都存在,间隙泄漏涡(TLV)及引发的空化现象会导致旋转机械效率降低和机械振动等不良现象,影响到机组的运行稳定性。该文通过数值模拟的方法,选择NACA0009单个翼型,研究12°大攻角条件下不同间隙宽度对间隙泄漏流与泄漏涡形态的影响,并采用实验结果对数值仿真得到的翼型尾部流场进行了验证。数值计算结果表明,改变间隙宽度除影响到泄漏涡的轨迹外,对间隙附近的涡量、速度和泄漏涡的形态等方面都会产生影响;相比于大间隙,小间隙时的泄漏涡沿翼型的发展更复杂和不稳定。此外,通过流场分析阐明了泄漏涡轨迹及涡核附近速度变化的原因。该研究可为偏工况下轴流式旋转机械叶顶间隙泄漏流特性的研究提供参考。 展开更多
关键词 大攻角 间隙泄漏涡 涡轨迹 涡核 数值模拟
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C型槽参数对NACA0009翼型间隙流动的影响 被引量:1
16
作者 吴广宽 王浩洋 +2 位作者 罗兴锜 冯建军 闫思娜 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2022年第1期93-100,共8页
间隙流动广泛存在于流体机械转子位置,其存在会直接影响内部流态的稳定性,降低效率的同时降低水力机械的寿命。该文采用数值计算方法研究了C型槽对NACA0009翼型叶顶间隙泄漏涡的抑制机理,并使用正交试验法对C型槽的槽数、槽宽、槽深和... 间隙流动广泛存在于流体机械转子位置,其存在会直接影响内部流态的稳定性,降低效率的同时降低水力机械的寿命。该文采用数值计算方法研究了C型槽对NACA0009翼型叶顶间隙泄漏涡的抑制机理,并使用正交试验法对C型槽的槽数、槽宽、槽深和内侧面偏斜角度对翼型的影响进行了研究。研究结果表明:C型槽产生低速涡流,有效降低了间隙位置泄漏流的流速,从而抑制高速泄漏流的产生,且C型槽深度和偏斜角度的选取对于翼型的水动力性能影响较大。并借助正交试验结果提出了两种最优C型槽设置方法,有效抑制了间隙泄漏涡。 展开更多
关键词 NACA0009翼型 C型槽 正交试验 间隙泄漏涡 数值模拟 涡核轨迹
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涡轮转子叶尖泄漏涡涡核稳定性及控制 被引量:8
17
作者 魏佐君 段文华 +2 位作者 乔渭阳 刘建 韩品连 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期2139-2149,共11页
以GE-E3第一级涡轮转子为研究对象,对转子叶尖泄漏涡涡核破碎特征和稳定性机理进行了分析和归纳。研究表明:叶尖泄漏涡涡核破碎的动力是离心不稳定性;发生失稳后,涡核区域迅速膨胀,形成低速的回流区;涡核的稳定性取决于螺旋因子和逆压... 以GE-E3第一级涡轮转子为研究对象,对转子叶尖泄漏涡涡核破碎特征和稳定性机理进行了分析和归纳。研究表明:叶尖泄漏涡涡核破碎的动力是离心不稳定性;发生失稳后,涡核区域迅速膨胀,形成低速的回流区;涡核的稳定性取决于螺旋因子和逆压梯度两个因素。然后,从涡核稳定性的角度开展了叶尖泄漏损失控制的研究,计算表明:叶尖叶型的负荷前移能够减少叶片尾缘附近间隙内的横向压力梯度;吸力面喉部位置以后型线拉直能够减少喉道后的扩压系数;通过这两个措施生成的新叶片能够有效地减弱叶尖泄漏涡,抑制涡核的不稳定性,减少叶尖泄漏流损失。 展开更多
关键词 涡轮 叶尖泄漏涡 涡核稳定性 涡核破碎 稳定性控制 气动损失
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