张敏
- 作品数：10 被引量：21H指数：3
- 供职机构：大连理工大学能源与动力学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金辽宁省科学技术计划项目更多>>
- 相关领域：航空宇航科学技术动力工程及工程热物理机械工程更多>>
- 带翼型围带涡轮叶栅冲角适应性的实验与数值研究被引量：1
- 2016年
- 针对一新型翼型围带结构,通过数值计算验证其相对于全周小翼结构在改善涡轮叶栅气动性能的优势。在此基础上,结合实验与数值模拟分析了带此翼型围带涡轮叶栅的冲角适应能力。结果表明,翼型围带可在全周小翼基础上进一步削弱泄漏涡与通道涡强度,使涡轮叶栅下游流场更为均匀;冲角变化主要影响叶片表面前半部分的静压系数,冲角增加,中径与近叶顶区域的横向压差增大,导致通道涡强度增加;由于冲角变化对泄漏涡生成发展的通道后部区域的静压改变不大,所以泄漏涡对冲角的敏感性不强;基于负冲角可改善涡轮叶栅气动性能的结果,文章最后对多组大负冲角下的叶栅性能做了数值研究,发现冲角小于一定值时,压力面流体分离严重,导致-80°冲角的总压损失甚至高于+10°冲角。
- 刘艳张天龙张敏张梦超陆华伟
- 关键词：涡轮叶栅冲角气动性能
- 超声速涡轮叶型全局气动优化设计被引量：3
- 2019年
- 针对涡轮叶型全局优化设计计算时间长、样本空间大等难点提出一种可行的优化设计方法,该方法将控制叶型的17个参数作为优化变量,采用第二代多目标遗传算法进行全局自动寻优。基于此方法,搭建了涡轮叶型全局优化设计平台。利用此平台,分别采用轴向稠度固定和自由优化两种方式对超声速涡轮叶型进行了优化设计。数值计算结果表明,两组优化设计叶型在设计工况下总压损失系数比参考叶型分别低19.5%和10.0%,流道中的激波强度更弱,且在变工况条件下都具有较好的气动性能。深入分析流场与激波结构后发现,外尾激波相比于内尾激波对总损失的影响更大,通过减小气流膨胀转折角或内尾激波气流转折角能够有效削弱外尾激波强度。
- 李志刘艳杨金广徐乐张敏
- 关键词：全局优化气动性能
- 基于源项和贴体网格CFD的翼型冠涡轮叶栅气动性能预测对比被引量：1
- 2020年
- 翼型冠是控制涡轮叶片叶顶泄漏流动的一种叶顶结构。在翼型冠涡轮叶栅气动性能的数值模拟中,为降低计算成本,本文采用了一种基于源项的CFD技术。该方法无需构建翼型冠真实几何结构和生成贴体网格,只需在叶顶附近构建源项域并采用均匀网格进行离散,随后在网格点上定义材料多孔度,并在控制方程中引入与多孔度有关的源项函数。采用基于源项的数值模拟方法,首先计算了某一翼型冠涡轮平面叶栅的气动流场,并分析均匀网格尺寸和湍流模型方程源项对计算结果的影响。然后,在翼型冠源项基础上,分别增加了密封齿和叶顶喷气源项,以研究源项法在有密封齿和有叶顶喷气翼型冠叶栅性能计算中的准确性。通过与基于贴体网格(即真实结构)的数值模拟结果相对比,发现源项法计算能够较准确地评估翼型冠、密封齿和叶顶喷气对涡轮叶栅气动性能的影响。此外,降低均匀网格尺寸能提高源项法的可靠性。研究有助于发展用于模拟包含任意复杂结构流动问题的计算方法,能为基于源项法的翼型冠叶顶结构优化提供快速准确的数值模拟工具。
- 杨帅刘艳张敏杨金广
- 关键词：涡轮叶栅
- 流体拓扑优化方法及其在叶轮机械中的应用被引量：6
- 2021年
- 为了促进流体拓扑优化在叶轮机械领域的应用,根据公开资料中的研究成果,首先介绍了该方法的理论基础,包括优化问题数学模型、流动控制方程及求解方法、灵敏度分析技术、优化不稳定问题的预防措施及几何重构方法。然后总结归纳了流体拓扑优化在叶轮机械气动热力学领域的研究现状,通过对涡轮叶片内部冷却结构、涡轮叶片叶顶结构以及离心压气机弯道设计的描述,指出该方法的技术优势。研究表明,相比于传统形状和尺寸优化方法,拓扑优化具有更高的设计自由度,且突破了结构参数化的限制,有助于挖掘具有优良性能的新型结构。最后,对流体拓扑优化方法在未来叶轮机械设计中的发展进行了展望。
- 张敏杨金广刘艳
- 关键词：流体拓扑优化叶轮机械涡轮离心压气机
- 带冠喷气涡轮叶栅气动性能研究
- 2017年
- 多种控制技术耦合应用是涡轮叶栅间隙泄漏流动研究的趋势之一。结合围带与喷气两种控制方法,本文通过实验与数值模拟研究了喷气对带冠涡轮叶栅气动性能的影响机理,探讨了测量截面上的损失分布以及叶栅通道内涡系的演变规律。研究发现,与带冠无喷气叶栅相比,喷气改变了泄漏流体的流动方向,使泄漏涡尺寸有所增加。但喷气改善了叶顶附近总压分布,因而0.3%主流流量喷气使叶栅气动性有所提高。喷气可以降低间隙入口流量,且由于喷气量小于减小的间隙入口主流流量,因而带冠叶栅中,喷气使间隙出口流流量减小。
- 刘艳张敏张梦超张天龙贺樱
- 关键词：喷气气动性能
- 一种新的轴流压气机叶片参数化方法被引量：4
- 2020年
- 提出一种新的轴流压气机叶片参数化设计方法。通盘考虑了轴流压气机不同设计阶段所面临的几何需求,探讨了压气机叶片的参数化准则。引入了叶片几何三要素(特征、几何和参数),并阐述了各要素之间的关系以及彼此间的转化。最后通过实例验证了所提出方法的使用效果。结果表明,这种新的叶片参数化方法可适用于不同进口马赫数的压气机叶型设计,且具有简便、鲁棒和准确的特点。
- 彭铖李强杨金广刘艳张敏
- 关键词：航空发动机轴流压气机参数化
- 基于CFD结果的轴流压气机附面层堵塞计算方法
- 2019年
- 为研究轴流压气机附面层堵塞计算方法,提出一种基于计算流体力学结果自动提取附面层厚度的多参数组合方法,该方法整合了多种附面层判断准则,可有效避免单参数判断准则的局限性。通过多个算例,包括二维平板、多级轴流压气机端壁、进口导流叶片以及带有分离区的静子叶片等,对该多参数判断准则进行了检验。结果表明,此附面层提取方法具有很好的有效性和普适性。该研究建立了多级轴流压气机中端壁堵塞从高维向低维模型的反馈,为压气机设计体系改进提供了更多可能。
- 杨金广彭铖杜娟刘艳张敏
- 关键词：轴流压气机
- 基于反方法的高负荷涡轮动叶激波控制被引量：1
- 2018年
- 为控制高负荷涡轮叶栅中的激波、改善涡轮叶栅流动状况,针对E3涡轮第二级动叶中间叶高叶型,通过修改叶型吸力面压力分布进行了弱化激波S1流面反方法研究,并基于反设计叶型,对涡轮整级性能进行了三维数值计算分析。S1流面求解器选取MISES程序,应用Mixed模式反方法对叶型表面压力分布进行修改,并在反设计过程中临时"冻结"边界层来提高计算鲁棒性,加速收敛。结果表明,S1流面反设计叶型变薄,喉道位置前移,叶栅通道内激波强度明显削弱,叶型尾迹损失明显降低;涡轮整级环境下,反设计叶型使低背压工况下的等熵效率提高了约0.55%,涡轮出口激波强度显著降低,高效运行区拓宽,变工况性能较原始涡轮得到优化,验证了本文反方法的可行性。
- 杨金广徐乐刘艳张敏
- 关键词：S1流面激波控制
- 轴流压气机数值模拟中复杂湍流模型的对比研究被引量：6
- 2020年
- 为了研究湍流模型对叶轮机械气动和流场特征的影响,本文在CFL3D求解器的基础上进行了二次开发,搭建了面向叶轮机械的数值计算平台CFL3D_Turbo,在此基础上以Durham压气机静子叶栅和NASA rotor37跨声速转子为例,分别对比了B-L模型,S-A模型,Chien k-ε模型,SST k-ω模型和k-ε-Rt模型等五种湍流模型的计算结果,考察了不同湍流模型对计算精度和计算稳定性的影响。结果表明五种湍流模型中,Chien k-ε和B-L模型的计算精度最差,k-ε-Rt模型的精度相对更高;S-A模型的计算稳定性和收敛性相对更好,而Chien k-ε模型的收敛性最差,k-ε-Rt模型的计算稳定性相对较差。
- 钟艺凯杨金广张敏杨帅刘艳王春雪
- 关键词：湍流模型数值模拟轴流压气机
- 跨声速涡轮叶栅两点优化目标函数研究
- 2021年
- 针对跨声速涡轮叶栅单点优化方法难以获得整体工况性能提升、多点优化方法难以确定合理目标函数形式的问题,提出了两点优化的方法。为了节约优化时间成本,优化过程采用EIF(Equivalent inviscid flow)模型进行数值模拟,通过添加惩罚函数保证叶栅满足设计流量和负荷要求,并采用叶栅效率线性平均的目标函数形式进行评价。选择两组跨声速涡轮叶栅进行优化设计,并利用CFD方法分析叶型变化对流场马赫数、激波和损失产生的影响。结果显示,所提出的优化设计方法在保证设计工况性能的同时,能够提升叶栅整体工况性能。通过流场分析,揭示了激波结构变化对不同工况损失影响的定性规律。综合全文研究后,给出了一种适用于跨声速涡轮叶栅两点优化设计的目标函数形式。
- 李志刘艳张敏
- 关键词：涡轮叶栅激波目标函数非设计工况
