旋转机械中非稳态涡流的机理研究

Unsteady vortex flow exists in the rotating mechines. It seriouly influences the insteadbility and controlability of systems and mechines in the industry field. Firstly, we will set up a small-scale test rig, which will be used to study the deep mechinism of this unsteady vortex flow, including its generation and related influencing factors. And then, numerical simulation and scientific model test will be applied to reveal the real mechinism of unsteady vortex flow, as well as its performances,its characteristics, its procedure of development and its controling method. The reaserch results and related theories will be applied to solve the unsteady problem in the industry domain. Furthermore, The application of its characteristic in the industry filed will be considered to be studied initially.

非稳态涡流现象在旋转机械中普遍存在。其非稳态性及其不可控性为生产实践带来诸多危险。为深入了解非稳态涡流的物理成因，本课题针对此问题搭建微型全透明非稳态涡流的物理模型试验台，并采用数值模拟和科学试验的方法对非稳态涡流进行深入的物理基础研究，深入探索非稳态涡流的延迟特性、产生及消失的发展规律以及初步的控制方法，揭示非稳态涡流的深层次机理，尤其关注非稳态涡流的形成与分离流动的关系。并开展初步的非稳态涡流特性的控制方法研究。同时，将研究所得的理论结果与生产实践初步联系起来，为减少并解决实践工程中相关非稳态涡流的危害提供理论依据，并探索相适应的控制非稳态涡流的科学方法。

Rotating stall是旋转机械中导致泵类和压缩机中非稳态流动的主要原因，本课题通过搭建透明微型试验台，抓住影响rotating stall的关键、本质的影响因素，建立物理模型进行物理试验；与此同时，结合有针对性的数值模拟方法，多角度多方位的确定影响rotating stall的关键因素。最后，结合其关键影响因素，以水泵水轮机为例，并采用压缩中机匣处理的机理与方法，对Rotating stall的分离流动进行疏导，研究控制rotating stall的产生的新方法，为解决实践工程中相关rotating stall的危害与控制提供了理论依据和实践方法。通过本项目试验研究和数值模拟研究，本课题揭示了冲角和扩压的双重因素导致rotating stall的产生，及其严重发展；而单纯的冲角或者扩压因素对于Rotating stall的影响是有限的；而结合生产实践的开展的机匣控制旋转机械叶片的方法，为控制rotating stall的提供了新方法。