高压比离心压气机设计方法研究
本文选题:高压比离心压气机 + 初步设计 ; 参考:《中国科学院研究生院(工程热物理研究所)》2016年硕士论文
【摘要】:离心压气机具有单级压比高、结构简单、尺寸小等特点,广泛应用于微型燃气轮机、涡轴发动机和飞机辅助动力。其中压比10左右的压气机处于热力循环的最佳效率点,应用需求最为急迫。本文开展了高压比离心压气机设计方法的研究工作,完成了一台总压比9.5、效率77.6%、工作裕度12%的离心压气机设计。主要工作包括:1.研究离心压气机的初步设计方法,提出将损失模型和数学模型相结合的性能预测方案,并完成初步设计程序的编写。2.在初步设计的基础上,通过BladeGen对叶轮进行造型设计。然后采用商业软件NUMECA对该离心叶轮进行了数值分析,结果显示叶轮的等熵效率86.7%,压比11.7。3.研究分流叶片的不同布置形式和掠型叶片对叶轮性能的影响。结果表明:分流叶片可以提高叶轮的性能,但是过多的分流叶片会影响叶轮的工作裕度。前掠叶片可以小幅提高叶轮的设计点效率,但工作裕度将变窄。后掠叶片可以在保证设计点效率的同时,提高叶轮的工作裕度。4.将不同径向扩压器和本文设计的高压叶轮进行匹配。结果表明:楔形扩压器的扩压性能优于无叶扩压器;带有入口收缩的楔形扩压器比不带入口收缩的楔形扩压器的效率提高2.7%。5.设计了弯道和轴向扩压器,研究了气流经过弯道后气流角和速度场的变化规律。
[Abstract]:Centrifugal compressor has the advantages of high single-stage pressure ratio, simple structure and small size. It is widely used in micro gas turbine, vortex shaft engine and aircraft auxiliary power.The compressor with pressure ratio of 10 or so is at the best efficiency point of thermodynamic cycle, and the application demand is the most urgent.In this paper, the design method of high pressure ratio centrifugal compressor is studied. A centrifugal compressor with a total pressure ratio of 9.5, an efficiency of 77.6 percent and a working margin of 12 percent has been designed.The main tasks include: 1.The preliminary design method of centrifugal compressor is studied. The performance prediction scheme combining loss model with mathematical model is put forward, and the preliminary design program is written.Based on the preliminary design, the impeller is designed by BladeGen.The results show that the isentropic efficiency of the impeller is 86.7 and the pressure ratio is 11.7.3.The effects of different arrangement of shunt blades and swept blades on the performance of impeller were studied.The results show that the shunt blade can improve the performance of impeller, but too much shunt blade will affect the working margin of impeller.The forward swept blade can improve the design point efficiency of the impeller slightly, but the working margin will become narrower.The flyback blade can increase the working margin of impeller at the same time as ensuring the design point efficiency.The different radial diffuser is matched with the high pressure impeller designed in this paper.The results show that the performance of the wedge diffuser is better than that of the vaneless diffuser, and the efficiency of the wedge diffuser with inlet contraction is increased by 2.7% than that of the wedge diffuser without inlet contraction.The bend and axial diffuser are designed, and the variation law of the flow angle and velocity field after the air flow passes through the bend is studied.
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TH452
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,本文编号:1745534
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