制冷用离心压缩机模型级设计与优化

发布时间：2017-05-27 05:05

  本文关键词：制冷用离心压缩机模型级设计与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在工业技术发达的今天,由于具有尺寸小、转速高、单级压比高以及使用周期长等特点,离心压缩机在国民经济各个行业中应用十分广泛。然而,在拥有这些优点的同时,离心压缩机也耗费着大量能源。因此,为了在保证压缩机的做功能力的基础上节约能源,对离心压缩机结构的设计与优化就显得日益重要起来。可以看出,近年来的很多科研工作都围绕着如何对离心压缩机动静元件设计、优化以及互相匹配从而达到更好的运行状况和效能。本文研究的离心制冷压缩机模型级是沈阳鼓风机集团有限公司新开发的模型级之一。文中先应用CFturbo对压缩机模型级叶轮进行设计,并且通过软件NUMECA对所设计的叶轮模型进行三维流场计算模拟,分析结果表明叶轮设计基本合理,但是变工况性能未能满足设计要求。因此,就叶轮存在的问题应用NUMECA中的AUTOBLADE和DESIGN3D模块针对叶轮叶型以及流道进行了拟合和四种方案的数据库生成与优化,从最终的优化数据库中选出最优叶型。最优叶型在设计工况下效率明显提高,且变流量性能曲线向小流量方向移动,满足了设计的要求。在优化后的叶轮基础上设计了模型级的静子元件,并且根据参数条件应用NUMECA等软件建立模型级在三维流场中数值模拟的分析模型。根据整级的计算分析结果针对静子元件进行进一步的调整和优化,并从中选出了更合适的设计方案。本文在叶轮叶型、流道以。及静子元件的优化过程中提供了一些方案,希望可以为今后的研究提供可靠的根据。
【关键词】：离心式压缩机 优化 数值模拟
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB652
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究背景及意义8-11
• 1.2 CFD技术在叶轮机械中的应用11-14
• 1.2.1 CFturbo软件简介12-13
• 1.2.2 NUMECA软件简介13-14
• 1.3 论文的主要内容14-16
• 2 模型级设计要求及数值模拟研究方法16-22
• 2.1 模型级设计要求16-17
• 2.2 模型级数值模拟理论17-22
• 2.2.1 控制方程17-18
• 2.2.2 湍流模型18-22
• 2.2.3 离散方法22
• 2.2.4 网格划分22
• 2.3 本章小结22
• 3 模型级叶轮的设计与流场数值模拟22-44
• 3.1 基于CFturbo的模型级叶轮设计22-33
• 3.2 设计结果数值模拟33-37
• 3.2.1 计算区域几何模型建立33-34
• 3.2.2 模型网格生成34-36
• 3.2.3 计算边界条件设定36-37
• 3.3 计算结果分析及优化方案的确立37-42
• 3.3.1 压力分析38-39
• 3.3.2 流场分析39-42
• 3.3.3 优化方案42
• 3.4 本章小结42-44
• 4 模型级叶轮的优化44-67
• 4.1 基于Design3D的叶型优化方案概述44-52
• 4.1.1 Design3D优化原理44-46
• 4.1.2 基于AutoBlade的参数化拟合46-49
• 4.1.3 优化数据库生成与优化49-52
• 4.1.4 优化方案确定52
• 4.2 优化结果分析52-59
• 4.3 叶轮结构分析59-66
• 4.3.1 有限元及其应用59-62
• 4.3.2 分析模型62-64
• 4.3.3 叶轮在额定转速下强度分析64-65
• 4.3.4 叶轮额定转速下轴孔变形分析65-66
• 4.4 本章小结66-67
• 5 模型级静子元件的设计与数值模拟67-77
• 5.1 静子元件设计方案的确定67-72
• 5.2 整级数值模拟与分析72-75
• 5.2.1 模型级数值模拟72-74
• 5.2.2 结果分析74-75
• 5.3 本章小结75-77
• 6 模型级实验研究77-85
• 6.1 实验装置及参数简介77-82
• 6.1.1 实验装置介绍77-81
• 6.1.2 测量参数及定义81-82
• 6.2 模型级实验结果与CFD数值模拟结果对比82-84
• 6.3 本章小结84-85
• 7 总结与展望85-87
• 7.1 全文工作总结85
• 7.2 工作展望85-87
• 参考文献87-89
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况89-90
• 致谢90-91

【共引文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 柯常忠;空压机气阀运动分析及其结构参数优化研究[D];武汉理工大学;2008年

2 岳向吉;应用动网格技术模拟滚动转子压缩机的流动特性[D];东北大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 唐美玲;单级离心式压缩机内部流场分析与结构优化[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 聂清风;汽车空压机气阀运动规律及容积效率的研究[D];武汉理工大学;2003年

3 肖蕾;离心压缩机小流量模型级的流动分析与优化[D];大连理工大学;2005年

4 赵锐;可逆风机叶型设计及离心压缩机窄通道级研究[D];大连理工大学;2006年

5 么立新;小流量模型级内部流动数值实验与实验研究[D];大连理工大学;2006年

6 王杨;压缩机首级旋转失速的计算分析[D];大连理工大学;2008年

7 邢纲;开缝叶片离心叶轮内流场的数值研究[D];重庆大学;2008年

8 范苏月;气动设计对压气机叶轮可靠性影响的研究[D];大连理工大学;2010年

9 李艳奇;4-73型离心风机叶轮叶片开缝的数值模拟[D];华北电力大学（河北）;2010年

10 单宾周;基于CFD的滚动转子压缩机气液分离器内的流体流动特性分析[D];东北大学;2009年

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本文编号：398858