首先提出一种基于线性加权和法的压缩机性能综合评价方法并构建了评价函数;然后利用评价函数分别分析了分流叶片的长度与周向位置分布对压缩机性能的影响;最后兼顾分流叶片的长度和周向位置分布来寻找性能最优的压缩机模型。结果表明当分流叶片向主叶片吸力面偏转时有助于改善流道内流体的流动特性;适当的分流叶片长度能抑制流体的过度扩张,但当分流叶片长度系数超过0.8时,由于进口叶片稠度过大会导致压缩机的流量与效率均大幅下降。当分流叶片长度系数为0.6并向主叶片吸力面偏转时能使压缩机性能最佳。

文中采用Icem建立网格模型,针对分流叶片与直流叶片进行气动噪声分析,运用Fluent中Detached Eddy Simulation与Broadband模块仿真,得到分流叶片与直流叶片的近场声源及噪声级区别,分析分流叶片与直流叶片内部噪声产生机理区别,达到控制噪声的目的。

为了研究分流叶片前缘掠角对微小型离心叶轮流场及气动性能的影响,应用数值模拟及理论分析,对一带有分流叶片的离心叶轮进行了研究。结果表明分流叶片前缘后掠增强离心叶轮气动性能的机制,一方面为分流叶片对主叶片泄漏涡的分流效应,以及分流叶片攻角增大致使其吸力面高速低压气流对主叶片泄漏涡的引射效应;另一方面,随分流叶片前掠角度增大,其肩部的膨胀及压缩效应增强,对主叶片压力面气动干扰增强,使主叶片压力面负荷降低,当分流叶片后掠角度增大时,气流相对分流叶片前缘攻角变大使分流叶片气动负荷变大,另外,攻角变大导致分流叶片吸力面气流加速、流线弯曲变大,气动负荷增大。在进行分流叶片设计时,权衡结构重量、气动性能等因素,建议分流叶片前缘后掠角取值在8°~16°。

为了探究涡轮轴发动机离心叶轮分流叶片周向位置对其气动阻尼的影响。通过有限元仿真的方法，对涡轮轴发动机叶轮进行了模态分析和气动激振力作用下的谐响应分析，确定叶轮叶片在特定频率内的振动形式。建立基于叶轮结构的气动阻尼仿真模型，通过数值计算的方法，获得并分析分流叶片在不同周向位置时的叶轮气动阻尼。计算结果表明:计算获得的气动阻尼和机械阻尼量级相同，在特定分析中不能忽略。分流叶片周向位置对叶轮气动阻尼有显著影响。分流叶片不偏置时气动阻尼最小，可以通过偏置分流叶片的方法提升叶轮的气动弹性稳定性。

采用CFX软件,研究了分流叶片径向长度对风机气动性能的影响,并分析了分流叶片对离心风机噪声的影响。计算结果显示,分流叶片能够明显地改善离心风机叶轮内部的流场分布,提高离心风机的效率。使用分流叶片后,离心风机的全开流量与全压都有所提高。当分流叶片的径向长度与主叶片径向长度的比值为0.4时,离心风机的效率与噪声达到最优。采用C形风管对最优设计方案下的离心风机进行了试验验证,结果表明,试验结果与数值模拟计算结果的误差在5%以内,其效率与噪声曲线变化趋势相同,证明了数值模拟计算的可行性。

通过噪声测试得到了三维频谱图,对噪声信号进行了分析,得到了叶轮外罩可能存在的激励频率,给出了基于噪声测试的叶轮外罩共振评估方法。对离心叶轮和叶轮外罩进行了有限元分析,给出了叶轮外罩与离心叶轮耦合共振的评估方法。结果表明噪声测试频谱分析所得频率成分包含了转子叶片通过频率和不确定性激励频率,通过有限元分析可以考虑离心叶轮大小叶片与叶轮外罩的耦合共振作用。试验与有限元分析相结合对叶轮外罩进行振动评估的方法可以较全面地考虑可能存在的多种形式的激励频率。

利用三维数值模拟的方法对一跨音速离心压缩机进行了气动设计优化分析，研究了变叶片数和分流叶片结构对叶轮以及级性能的影响。结果表明：在固定叶片数下，不同长度的分流叶片在小流量下性能差距不大，但是在大流量工况下，带有长分流叶片的叶轮性能迅速下降；不应该简单地选择长叶片的截短作为分流叶片，分流叶片的型线优化同样有必要，也应该引起足够的重视；对本文算例，通过对不同叶片数、不同分流叶片形式的研究，最终确定18～20为最佳叶片范围，其整体性能优于原设计。

利用商用计算流体力学软件包NUMECA FINE/TURBO对Krain叶轮内部三维粘性流场进行了数值模拟研究。重点分析了分流叶片不同周向位置对该叶轮内部流动和性能的影响,得出了不同周向位置时的叶轮效率、压比随质量流量变化关系,结合对叶轮内部流场的详细分析,给出了适合此半开式离心叶轮分流叶片周向位置的最佳设计方案。研究结果表明：分流叶片不同周向位置对叶轮流道流场影响明显,当偏向主叶片吸力面一侧时可以有效提高叶轮效率。

针对分流叶片在3种离心工作机（压缩机、风机和泵）的应用及研究现状,从设计理论和内部流动两方面详细综述了离心叶轮机械中分流叶片的研究成果。通过总结带分流叶片离心叶轮机械内部流动方面的研究结论,对分流叶片的添置对内部流动特性和性能的影响机理有了深刻的认识,总结了分流叶片主要参数的取值原则,为分流叶片在离心叶轮机械中的应用提供了参考。最后在内部流动理论和特性以及设计方法方面给出了研究的展望。

针对TS65-40—250离心泵易过载和出现驼峰等问题，采用无过载设计法并添置分流叶片，重新选取叶轮设计参数，设计3种优化方案。采用Pro／E和ICEM分别对3种方案进行三维造型和结构化网格划分，网格总数为150万。利用商业软件CFX12．1对优化方案进行数值模拟，边界条件设定为速度进口、压力出口和无滑移壁面。采用标准k—s模型，预测了3种方案下的外特性，分析了不同设计方案下叶轮内的压力、流线、湍动能、速度分布。通过数值模拟，得出叶轮1的水力性能和内部流动状态均较好。利用快速成型法加工叶轮1并进行试验。试验结果表明，叶轮1扬程最高高出设计参数的15％，试验效率高于国家标准2％～6％，而且有很好的无过载性能。模拟结果和实验结果表明，采用无过载设计并添置分流叶片优化方法是可行的，这种设计方法可以为低比转速无过载离...