无叶扩压器旋转失速的机理与特性研究

发布时间：2017-10-24 13:32

  本文关键词：无叶扩压器旋转失速的机理与特性研究

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【摘要】：离心压缩机是典型的叶轮机械,广泛应用于国民经济的各个领域,然而其部件扩压器在小流量下却存在失速的不稳定流动现象,对失速现象进行研究对于提高压缩机的工况范围和可靠性具有重要意义。在军品配套研制项目一扩压器失速机理与预防技术的支持下,本文针对无叶扩压器的失速问题开展研究,提出了宽窄扩压器失速机理分别为边界层分离和二维混流区失稳,采用理论分析和数值模拟相结合的方法进行了论证,主要工作如下：首先,结合文献结果和本文的模拟结果,提出了宽窄扩压器分别对应边界层分离模型和二维混流区失稳模型的失速机理,并详细给出了两类失速模型的理论推导过程。其次,耦合叶轮和扩压器进行了三维数值模拟,在与文献的实验数据对比验证正确性后,着重讨论了扩压器宽度对于失速的影响,通过性能曲线比较和流场分析发现宽窄扩压器存在着完全不同的失速现象,证明了宽窄扩压器的不同失速机理。然后针对二维混流区失稳,在简化模型后,采用二维数值模拟详细研究了扩压器进出口半径比,射流-尾迹结构参数等对失速特性的影响。在均匀进口的理想条件下,给出了预测临界流量系数和失速团数目的关联式,预测值与模拟值吻合良好。最后针对收缩型扩压器,分析了收缩面的形状、位置、收缩度和长度等参数的对失速和性能的影响,得出关键的影响参数和较好的设计方案。本文对无叶扩压器的失速问题进行了初步的理论分析和数值研究,所得结论加深了对于扩压器失速机理和特性的认识,且将对后续实验设计与优化技术提供指导与参考。
【关键词】：扩压器 叶轮 失速机理 失速特性 射流尾迹 宽径比 数值模拟
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH452
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-14
• 1. 绪论14-26
• 1.1 研究背景与意义14-15
• 1.2 离心压缩机与失速现象15-17
• 1.3 无叶扩压器失速的研究进展17-24
• 1.3.1 扩压器失速的实验与理论研究18-21
• 1.3.2 扩压器失速的数值研究21-22
• 1.3.3 扩压器失速的抑制方法研究22-24
• 1.4 本文研究内容24-26
• 2. 扩压器的失速机理分析26-36
• 2.1 宽窄扩压器的失速机理26-27
• 2.2 宽扩压器的边界层分离模型27-32
• 2.3 窄扩压器的混流区失稳理论32-34
• 2.4 本章小结34-36
• 3. 扩压器失速的模拟分析36-50
• 3.1 CFD软件介绍36-37
• 3.2 数值模型验证37-40
• 3.3 平壁扩压器失速模拟40-44
• 3.3.1 数值模型与计算设置40-42
• 3.3.2 结果分析42-44
• 3.4 扩压器宽度影响44-47
• 3.5 叶顶间隙影响47-48
• 3.6 本章小结48-50
• 4. 扩压器失速的特性分析50-70
• 4.1 数值模型与计算设置50-51
• 4.2 模拟验证51-54
• 4.3 失速特性参数54-55
• 4.4 扩压器几何参数的影响55-57
• 4.5 射流-尾迹结构参数的影响57-63
• 4.5.1 射流-尾迹强度的影响57-59
• 4.5.2 叶片数目的影响59-61
• 4.5.3 射流分布比的影响61-63
• 4.6 理想条件下的失速分析63-68
• 4.6.1 径向速度的影响64-66
• 4.6.2 周向速度的影响66-68
• 4.7 本章小结68-70
• 5. 收缩型扩压器的模拟分析70-76
• 5.1 收缩面形状的影响70-71
• 5.2 收缩面单双侧位置的影响71-73
• 5.3 收缩面收缩度的影响73
• 5.4 收缩面长度的影响73-74
• 5.5 本章小结74-76
• 6. 总结与展望76-78
• 6.1 主要研究结论76-77
• 6.2 后续研究展望77-78
• 参考文献78-84
• 在读期间主要学术成果84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 康顺,刘强,祁明旭;一个高压比离心叶轮的CFD结果确认[J];工程热物理学报;2005年03期

2 楚武利 ,姜桐;离心压气机无叶扩压器旋转失速实验研究[J];航空动力学报;1990年02期

3 高闯;谷传纲;王彤;戴正元;;大宽度无叶扩压器旋转失速特征的数值分析[J];上海交通大学学报;2007年09期

4 刘立军,徐忠;离心压气机无叶扩压器内部流动的实验测量和数值分析[J];西安交通大学学报;2001年03期

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本文编号：1088980