以N2、CH4、C2H4、C3H8、C4H10、i-C4H10六元混合制冷剂离心压缩机为研究对象,对混合制冷剂用离心压缩机叶轮进行研究与分析,完成冷剂压缩机叶轮及扩压器的一维方案设计和子午流道修正;通过数值模拟方法对改变甲烷含量的六元混合制冷剂在叶轮流动过程中的物性参数变化进行分析,研究六元混合制冷剂中甲烷含量对叶轮出口压力场、速度场及压缩机多变效率的影响。结果表明设计叶轮满足性能要求,混合制冷剂中甲烷含量过多会增加压缩机功耗,降低多变效率,数值模拟结果为叶轮增压过程中的混合制冷剂配比研究提供参考。

针对无人机的各精密零部件的生产、检测工艺的要求,文中介绍了无人机垂直起降关键零部件离心叶轮的检测技术,为离心叶轮在检测中遇到的技术难题给出一种新型解决方案。

采用ANSYS CFX软件对叶轮进行数值模拟分析,发现效率低的原因,提出改进方法。在Blade Gen程序中不断改进叶轮形状并进行数值模拟,找出满足性能要求的叶轮。经过整级性能测试,在设计点处多变效率提高了6.2%,并且具有更为宽广的稳定工作范围。

用数值计算方法离心叶轮内流场的三维粘性流动，在流场计算中，利用有限体积法对三维Ｎ－Ｓ方程组进行差分离散，并应用ＳＩＭＰＬＥＲ算法来求解。在流场计算的基础上，应用速度矢量图等后处理方法来显示和研究湍流的存在与发展，并将数值模拟的结果与实验数据进行对比和分析，两者相符表明了该数值模拟的有效性。

将理论推导和数值模拟相结合,对典型离心压缩机Eckardt叶轮流场进行分析,探讨了不同进气预旋对叶轮气动性能的影响;从叶片进口攻角、叶尖相对马赫数和流向压力变化的角度,阐述了预旋对内部流动以及气动性能的影响机理。结果表明预旋角对进口攻角和叶尖相对马赫数同时产生显著影响,正预旋会降低进口来流的攻角及相对马赫数,使叶片前缘载荷降低、叶轮效率及稳定性提升;负预旋会提升叶轮的做功能力,使总压比上升;正预旋由于降低了叶片前部做功能力,使低压流体堆积到叶片中后部,导致总压比下降;叶轮最高效率受叶尖相对马赫数与进口攻角共同影响,若提升效率必须合理协调预旋对二者的影响。

为了揭示受叶顶间隙几何不确定性影响的离心叶轮气动性能和内部流场变化规律,采用非嵌入式多项式混沌（NIPC）法并结合计算流体力学方法,以Krain离心叶轮为例,研究了叶顶间隙服从高斯分布时的叶轮效率、压比性能统计变化规律,并从叶轮出口流动不均匀性、相对马赫数分布、载荷分布等角度探究其物理机制。结果表明：不同流量工况下,Krain叶轮效率和压比的不确定带大小相当;小流量工况下,叶轮出口流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感度较强;大流量工况下,叶轮进口及吸力面附近流动对叶顶间隙几何不确定性的敏感程度较强。研究结果有利于深刻认识叶顶间隙几何不确定性对离心叶轮气动性能和内部流场的影响,同时为深入开展流体机械不确定性流动分析研究提供了一定的理论指导。

针对生产实际中无支承轴类转子的动平衡故障,剖析了转子的结构特性、动平衡特性,并对其制造工艺、动平衡工艺进行了符合性分析,梳理出影响动平衡故障的主要因素,提出了动平衡工艺的改进方案、动平衡工装的设计方案,论述了动平衡的测量方法,规定了动平衡操作的控制要点、重要的动平衡工艺参数的制定原则。

提出了一种用边界层理论对轴对称弯曲流道内部流动进行分析的方法,即主流区用流线曲率法计算,边界层利用Partanker-Spolding方法,并采用了k-ε,紊流模式。在边界层方程组及k-ε方程中均考虑了轴对称情形下曲率的影响,并在紊流模式中考虑了曲壁对紊流结构的影响。此外还以“分离点的奇异性”预测了边界层的分离,给出了轴对称曲壁发生分离时型参数的大小。经实验与计算比较,结果令人满意。

分别采用Cosmosworks和Ansys Mechanical软件对某大流量系数离心叶轮的强度进行了研究,表明在相同条件下,要满足相同的强度要求,两种软件计算的叶片厚度差别较大。通过试验证明,Cosmosworks软件计算结果过于保守,Ansys Mechanical软件的计算结果更接近实际。

提出在离心叶轮吸力面尾部开缝抽吸的方法,在叶片吸力面尾部对低速流体区域进行抽吸,以减弱由叶轮内二次流所导致的射流—尾迹结构。以Krain高速离心叶轮为例,建立抽吸模型,并进行了数值计算。数值仿真结果表明,在压气机流量范围内,叶轮尾部开缝抽吸可以减少叶片表面的分离区域,改善叶轮内部流场的流动状况,有效地提高离心叶轮性能。