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《離心式壓縮機(jī)小流量級分析與優(yōu)化設(shè)計》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、離心式壓縮機(jī)小流量級分析與優(yōu)化設(shè)計么立新冀春俊/大連理工大學(xué)動力系摘要：對某離心式壓縮機(jī)小流量級的內(nèi)部流動情況采用了三維粘性流場進(jìn)行數(shù)值模擬。通過對其整級，特別是無葉擴(kuò)壓器和回流器內(nèi)部流場進(jìn)行了分析探討，提出了無葉擴(kuò)壓器、彎道和回流器的改造方案，使其優(yōu)化后的級多變效率在各個工況下均有所提高。關(guān)鍵詞：離心式壓縮機(jī)小流量流動模擬中圖分類號：TH452文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1006-8155（2006）03-0018-05FlowAnalysisandDesignOptimizationtosmallflows
2、tageofCentrifugalCompressorAbstract:Numericalsimulationofthethree-dimensionalviscosityflowfieldiscarriedoutoninnerflowfieldtosmallflowstageofcentrifugalcompressor.Basedontheanalysisanddiscussionoftheinnerflowinsidethewholestage,especiallyinthevanelessdiffu
3、serandthereturnchannel，thereformplanofthevanelessdiffuser,thebendductandthereturnchannelisputforward.Resultsshowthattheincreaseofthepolytropicefficiencyofthestagehasbeenachievedundereachoperationcondition.Keywords:CentrifugalcompressorsmallflowFlowsimulati
4、on1引言在離心式壓縮機(jī)中，從葉輪出來的氣流速度相當(dāng)大，一般可達(dá)200～300m/s，擴(kuò)壓器的作用就是把這部分很大的動能轉(zhuǎn)化成為壓力能，以便在提高氣體壓力的同時減弱氣流的速度，減少氣流在彎道和回流器中的損失。對于后彎或是強(qiáng)后彎葉輪，它占葉輪耗功的25%～40%，小流量離心式壓縮機(jī)葉輪為強(qiáng)后彎葉輪，盡管它沒有徑向直葉片占葉輪耗功的比例大，但它的擴(kuò)壓器設(shè)計的是否理想對級效率和壓比也有很大影響，它在離心式壓縮機(jī)設(shè)計中是與葉輪同樣重要的。為了把擴(kuò)壓器的氣體引導(dǎo)到下一級去進(jìn)一步增壓，在擴(kuò)壓器后設(shè)置了彎道和回流器，氣體
5、從擴(kuò)壓器出來后經(jīng)彎道拐180°彎進(jìn)入回流器，彎道轉(zhuǎn)彎半徑的選取對流動也有一定的影響?；亓髌鞯淖饔檬潜ＷC下一級葉輪進(jìn)口軸向進(jìn)氣，但彎道和回流器中的能量損失比較大，彎道和回流器的損失系數(shù)對前面為無葉擴(kuò)壓器時要選取較大的值（0.7~1.0），所以對擴(kuò)壓器、彎道、回流器的研究是一項很有必要和有潛力的工作。離心式壓縮機(jī)小流量模型級的流量系數(shù)φ=0.01028，在額定工況下多變效率只有68%，比國際同類水平的離心式壓縮機(jī)小流量級多變效率低近10個百分點(diǎn)。對此小流量原模型級內(nèi)部流場進(jìn)行數(shù)值模擬，再對模擬后的內(nèi)部流場進(jìn)行分
6、析研究，發(fā)現(xiàn)擴(kuò)壓器、彎道、回流器流動損失過大是造成其多變效率低的重要因素之一。據(jù)此，本文對原結(jié)構(gòu)采用的無葉擴(kuò)壓器進(jìn)行了修改，并對彎道形狀和回流器葉片型線進(jìn)行一系列的分析討論，提高了改進(jìn)后的整級性能。2原無葉擴(kuò)壓器幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)圖1和圖2為此小流量模型級整級（葉輪前部加了一段進(jìn)口段，也就是上一級回流器葉片出口到本級葉輪進(jìn)口之間的部分）的子午流道和三維造型。從圖中看到，它采用的是強(qiáng)后彎閉式葉輪，葉片等厚度，葉片前緣為圓頭，尾緣為鈍頭；無葉擴(kuò)壓器是等寬度（b3=b4=const），且b2＞b3。后面的彎道略有擴(kuò)張，
7、回流器進(jìn)口寬度大于擴(kuò)壓器出口寬度。666圖1圖23計算方法與邊界條件為了反映離心式壓縮機(jī)小流量模型級的擴(kuò)壓器、彎道及回流器內(nèi)部流場的實際流動情況，應(yīng)用NUMECA軟件對整級內(nèi)的流動進(jìn)行了詳細(xì)的計算分析。離心式壓縮機(jī)小流量模型級整級的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，雖然葉輪和回流器葉片都是二元設(shè)計方法設(shè)計的，但內(nèi)部流動確有明顯的三元流動、粘性流動、非定常流動特征，流動分析非常復(fù)雜。分析、優(yōu)化過程應(yīng)用氣流流動的控制方程，包括三維可壓縮雷諾平均N-S方程、連續(xù)方程、能量方程、理想氣體狀態(tài)方程以及Spalart-Allmart代數(shù)湍
8、流模型方程。采用有限體積法對控制方程進(jìn)行空間離散；采用顯式時間推進(jìn)法求解，并使用有效的多塊/多重網(wǎng)格技術(shù)提高求解的收斂速度。計算域包括進(jìn)氣道、葉輪、無葉擴(kuò)壓器、彎道及回流器。網(wǎng)格采用多塊六面體結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。計算時流體工質(zhì)選擇為空氣，進(jìn)口邊界條件給出進(jìn)口速度方向、靜溫（Tin=298.158K）和進(jìn)口總壓；出口邊界給定質(zhì)量流量和進(jìn)口總壓。阻塞工況計算進(jìn)口邊界條件給出進(jìn)口速度方向、靜溫（Tin=298.158K）和進(jìn)口總
