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当地损失模型研究进展
发稿时间:2017-06-02         作者:李志远          来源:工业燃气轮机实验室     【字号:

  效率是衡量叶轮机械性能的最重要的参数之一。在满足设计要求的条件下,减小损失提高效率是叶轮机械发展的主要目标。为了澄清叶轮机械中的损失机理,研究者提出了一些服务于压气机一维设计的半经验损失模型,这些模型虽然可以根据设计和气动参数对损失量进行预测,但无法定位高损失来源的位置,也就无法用于三维流动结构的损失机理分析。 

  为了克服传统流动损失研究方法的局限性,进一步探索提高叶轮机械效率的有效途径,工业燃气轮机实验室研究人员从熵输运方程出发,发展了适用RANS/LES混合模型的当地熵损模型及熵损量化模型。模型如下: 

  当地损失模型:  

    熵损量化模型:

    其中:

  以一失速工况下叶栅流动通道内二次流损失为例,图1给出了叶栅角区流动结构及由当地损失模型计算得到的当地损失系数分布。结果表明,该当地损失模型能与流动结构很好的关联在一起;图2给出了由熵损量化模型计算的各损失来源随攻角变化规律,结果表明,损失增长源主要来自二次流损失(角区损失、尾迹损失)。

  1 叶栅角区流动结构及当地损失系数分布 

  2 各损失源损失强度随攻角变化图 

  该模型的构建可以有效定位流场中的高损失区域,对叶轮机械的气动优化有一定的指导意义,同时理论上可应用于验证和改进已有的服务于一维叶轮机械设计的损失经验模型。相关内容将在美国机械工程师协会(ASME)会上进行宣读。 

 
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