基于能量梯度理论的离心压缩机固定元件性能改进研究

发布时间：2017-10-11 16:29

  本文关键词：基于能量梯度理论的离心压缩机固定元件性能改进研究

  更多相关文章： 离心压缩机模型级 能量梯度理论 数值模拟 子午型线 改型研究

【摘要】：离心压缩机运行耗能巨大,提高离心压缩机的性能,可以充分利用有限能源,提高经济效益。目前国内外学者,对离心压缩机的性能改进进行了较多研究,但是流动失稳和效率问题还有待于进一步解决。近20年以来,随着计算流体动力学的发展,运用CFD技术进行数值模拟能有效的缩短设计研发周期,并能节省大量的实验费用,现已得到了很广泛的应用。本文运用CFD技术对所选用的离心压缩机模型级进行了数值模拟,应用能量梯度理论进行了稳定性分析,并且根据能量梯度理论的分析结果,针对性地对离心压缩机模型级的固定元件(包括扩压器和回流器)提出了改进措施,对能量梯度理论在离心压缩机内部稳定性分析以及性能优化方面做了一些探索性工作。本文具体工作内容包括:运用能量梯度理论对离心压缩机模型级的内部流动进行了稳定性分析;根据能量梯度理论对扩压器内部稳定性分析的结果,针对性地提出叶片扩压器性能改进措施;同样运用能量梯度理论对回流器内部流动进行了分析,提出了改进回流器子午型线的措施。首先利用三维绘图软件对离心压缩机模型级叶轮、叶片扩压器和回流器进行几何建模,获得离心压缩机模型级各部分的计算域,并对其进行结构网格划分,分别将不同网格密度和湍流模型的数值计算结果与实验结果进行对比,选择合适的网格密度和湍流模型,然后通过数值计算获得离心压缩机模型级的全流场参数,在流量系数φ=0.12--0.168流量范围内,离心压缩机模型级的多变效率和压比的预测曲线与实验获得的曲线吻合较好,然后根据能量梯度理论对离心压缩机模型级内部流动稳定性的分析结果,对叶片扩压器和回流器提出了改进措施,改进模型的性能有了较大的提升。本文研究结果表明:将能量梯度理论用于分析离心压缩机内部流动稳定性是可行的,能量梯度K函数在离心压缩机模型级内部的分布,可以为优化离心压缩机模型级的性能提供理论指导。此外,本文的研究结果对离心压缩机内气流稳定性研究以及深化离心压缩机性能优化的理论基础都具有一定的意义。
【关键词】：离心压缩机模型级 能量梯度理论 数值模拟 子午型线 改型研究
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 绪论10-17
• 1.1 课题研究的背景和意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 离心压缩机实验研究11-12
• 1.2.2 离心压缩机数值研究12-15
• 1.3 离心压缩机内部流动稳定性研究难点15
• 1.4 能量梯度理论简介15-16
• 1.5 本论文的主要工作16-17
• 第二章 离心压缩机数值计算及其性能预测17-26
• 2.1 引言17
• 2.2 离心压缩机几何模型17-18
• 2.3 结构网格划分18-19
• 2.4 控制方程及数值方法19-22
• 2.4.1 支配方程19-20
• 2.4.2 能量梯度函数K值计算20-22
• 2.5 边界条件22
• 2.6 网格无关性检验22-23
• 2.7 离心压缩机模型级的性能预测23-25
• 2.8 本章小结25-26
• 第三章 离心压缩机模型级内部流动稳定性研究26-32
• 3.1 引言26
• 3.2 流场内部流动稳定性分析26-29
• 3.2.1 不同工况对叶轮内部稳定性的影响26-27
• 3.2.2 不同工况对扩压器内部稳定性影响27-28
• 3.2.3 不同工况对回流器内部稳定性影响28-29
• 3.3 叶轮内部不同区域对流动稳定性的影响29-30
• 3.4 扩压器内部不同区域对流动稳定性的影响30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 第四章 离心压缩机叶片扩压器的子午面改型研究32-49
• 4.1 引言32
• 4.2 扩压器轮盘侧子午型线改型研究32-37
• 4.2.1 扩压器轮盘侧型线向流道中部收敛32-34
• 4.2.2 改进前后模型性能对比34-37
• 4.3 扩压器轮盖侧子午型线改型研究37-39
• 4.4 扩压器两侧壁面型线向流道中部同时收敛39-48
• 4.4.1 扩压器壁面子午型线同时收敛39-43
• 4.4.2 改进前后模型性能对比43-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第五章 离心压缩机回流器的子午面改型研究49-59
• 5.1 引言49
• 5.2 改进回流器壁面型状49-58
• 5.2.1 回流器K值分析49-50
• 5.2.2 回流器轮盖侧倾斜50-51
• 5.2.3 轮盖侧倾斜不同角度对比51-53
• 5.2.4 改进前后模型性能对比53-58
• 5.3 本章小结58-59
• 第六章 离心压缩机扩压器叶片叶型的改进研究59-67
• 6.1 引言59
• 6.2 优化扩压器叶片59-66
• 6.2.1 改进模型数值分析59-62
• 6.2.2 改进模型前后对比62-66
• 6.3 本章小结66-67
• 第七章 结论和展望67-70
• 7.1 结论67-69
• 7.2 展望69-70
• 参考文献70-74
• 攻读学位期间研究成果74-76
• 致谢76

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9 ;E型离心压缩机系列(草案)审查会在北京召开[J];化工与通用机械;1977年04期

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5 赵锐;谢蓉;王晓放;;离心压缩机小流量级回流器的优化分析[A];中国动力工程学会第三届青年学术年会论文集[C];2005年

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7 毕德龙;万强;杨国林;;三种离心压缩机低频故障诊断方法综述[A];2012石油石化设备检维修及配套产业交流会资料集[C];2012年

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本文编号：1013603