資源描述：
《離心壓氣機(jī)葉輪三元流場(chǎng)計(jì)算》由會(huì)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(kù)。
1、第16卷第1期航空學(xué)報(bào)Vol16No11995年1月ACTAAERONAUTICAETASTRONAUTICASINICAJan.1995離心壓氣機(jī)葉輪三元流場(chǎng)計(jì)算陳元先賴(lài)斌(襄樊219信箱,襄樊,441102)COMPUTATIONOFTHREE-DIMENSIONALFLOWFIELDINACENTRIFUGALIMPELLERChenYuanxian,LaiBin(Box219ofXiangfan,Xianfan,441102)摘要用任定準(zhǔn)正交面方法對(duì)一個(gè)航空渦輪冷卻器的離心壓氣機(jī)葉輪流場(chǎng)
2、進(jìn)行了三元計(jì)算,計(jì)算考慮了上下游邊界條件的影響。用計(jì)算結(jié)果分析了葉輪流場(chǎng)品質(zhì),提出了改型措施并對(duì)改型葉輪流場(chǎng)進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞離心壓氣機(jī),三維流,葉輪中圖分類(lèi)號(hào)V2451AbstractThethree-dimensionalflowfieldofacentrifugalimpellerforaircraftcoolingturbineiscomputedwithquasi-orthogonalsurfacemethodincludingtheinfluenceofup-streamanddownstreamco
3、nditions.Thecalculatedflowfieldofthecentrifugalimpellerandtheimprovementofthebladeshapearediscussed.Keywordscentrifugalcompressors,threedimensionalflow,impellers先進(jìn)離心壓氣機(jī)設(shè)計(jì)中廣泛應(yīng)用了三元流場(chǎng)計(jì)算分析技術(shù)。本文采用的任定準(zhǔn)正交面方法是一種直接求解葉輪流場(chǎng)三元解的數(shù)值方法,它把一個(gè)三元流場(chǎng)的求解分解成互相關(guān)聯(lián)的3個(gè)一元問(wèn)題來(lái)迭代求解。流場(chǎng)計(jì)算方法中考慮了上
4、下游流動(dòng)邊界條件的影響。1流場(chǎng)計(jì)算方法1.1速度梯度方程如圖1葉輪通道流面模式及速度組成所示,沿準(zhǔn)正交面與S2流面交線方向的速度梯[1]度方程dWdd=AW+B+(CW+D)(1)dqmdqm22dwcoscos(-)sincosm式中A=-;B=cossin(-)-2sincos;C=rcrdmdWsinsincos;D=rcos+2sin。dm1993年9月5日收到,1994年2月23日收到修改稿第1期陳元先等:離心壓氣機(jī)葉輪三元流場(chǎng)計(jì)算
5、43沿準(zhǔn)正交面與S1流面的交線方向的速度梯度方程dW/d=CW+D(2)12連續(xù)性方程對(duì)于任一準(zhǔn)正交面,葉片通道的積分形式的連續(xù)性方程G0=gWmcos(-sq)rddqmq(q)m蓋sm=dqmgWmcos(-0(q)dm圖1葉輪流面模型及速度組成)rd(3)13邊界條件在流動(dòng)無(wú)分離的情況下,葉片的壓力面和吸力面必定是S2流面。輪盤(pán)和輪蓋面是S1流面。其邊界條件自動(dòng)滿(mǎn)足?？紤]上下游邊界條件對(duì)葉片通道流動(dòng)的影響,將葉片通道上下游流面作延伸,在上游延伸區(qū),流面的
6、坐標(biāo)為zK1=m1+(tg1m-0rK2K2C1u+)dz(4)C1arC1a式中K1、K2為加權(quán)系數(shù),K1+K2=1。葉輪出口的下游作等環(huán)量延伸,其流面的坐標(biāo)=m2+(tgm2+rmr2)ln-(r-Wr2rm12wr2rm22rm2)(5)式中下標(biāo)m2代表葉輪出口截面上的參數(shù)。14求解過(guò)程用準(zhǔn)正交面方法求解葉輪通道三元流場(chǎng)的計(jì)算程序詳細(xì)求解過(guò)程見(jiàn)圖2。圖2求解過(guò)程框圖44航空學(xué)報(bào)第16卷2流場(chǎng)計(jì)算結(jié)果與分
7、析用準(zhǔn)正交面三元流動(dòng)計(jì)算方法對(duì)一個(gè)航空渦輪冷卻器的離心壓氣機(jī)葉輪流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算。葉輪的設(shè)計(jì)工況為:轉(zhuǎn)速n=80000r/min;流量G=2200kg/h;進(jìn)氣壓力Pin=06MPa;溫度Tin=168;葉輪外徑D2=925mm;葉片為徑向直葉片,葉片數(shù)Zn=12,全長(zhǎng)葉片。葉片通道流場(chǎng)計(jì)算取9個(gè)S2流面、5個(gè)S1流面、15個(gè)準(zhǔn)正交面。圖3是中間S1流面的流線譜。圖中流線在葉輪出口向下彎曲而葉片為徑向直葉片,即葉輪出口氣流產(chǎn)生了滑移。在跨葉片流面上兩相鄰流線間通過(guò)的流量是相等的,因此在同一準(zhǔn)正交面上速度低的一側(cè)相鄰兩
8、流線間跨距大。K=5為中間子午流面,K=1,5流線距離較K=5、9流線距離大,即靠近壓力面區(qū)域速度低于吸力面?zhèn)鹊乃俣?。葉片通道中存在較大橫向速度梯度。從圖4中間S1流面的相對(duì)Ma分布看,在K=1壓力面?zhèn)瘸霈F(xiàn)了負(fù)Ma區(qū)。結(jié)合圖3可以判斷在葉片通道后半段輪盤(pán)與壓力面相交附近區(qū)域存在負(fù)速度區(qū)并有可能出現(xiàn)回流。Ma分布還表明
