分流叶片偏置对压缩机级内气动性能影响研究

发布时间：2020-05-20 11:17

【摘要】：离心式压缩机设计制造水平是国家工业化水平的重要标志之一,高端压缩机设计生产制造技术长期被发达国家的几个公司垄断,极大地限制了我国相关工业企业的发展,因此先进压缩机制造能力一度被誉为“国之砝码”。随着我国现代工业水平的进步,石油化工、航空航天以及军工产业对高效率、高可靠性压缩机的需求越来越大,打破先进压缩机设备被国外巨头垄断的现状,实现核心装备国产化对于实现“中国制造2025”有极为重要的意义。叶轮是离心压缩机的核心设备,叶片是离心压缩机对气体做功的关键部件。在叶轮设计中,添加分流叶片可以提升叶轮做功能力及运行稳定性,因此越来越多的叶轮开始加设分流叶片。目前绝大多数分流叶片安装位置在两主叶片正中间,考虑到分流叶片两侧流动情况的不同,此种安排并非最佳方案,因此本文以带分流叶片的半开式离心压缩机为研究对象,采用CFD数值模拟方法,探索其内部流动基本规律,通过改变主叶片与分流叶片的相对位置设计不同的离心式叶轮,分析分流叶片位置对离心式压缩机级气动性能及叶轮强度的影响。本文研究工作主要包括两部分内容:第一部分主要研究分流叶片周向位置与叶顶间隙对半开式离心压缩机性能的影响。通过改变叶轮分流叶片周向位置与叶顶间隙大小,得到不同的叶轮设计方案,进行压缩机整级流场定常与非定常数值模拟。结果表明,分流叶片靠近主叶片压力面时可以提升压缩机性能,降低叶轮及扩压器出口压力脉动幅值,抑制叶片扩压器背弧侧的速度分离,但随着叶顶间隙的增加,其对叶轮性能影响越来越弱,并且分流叶片向主叶片压力面偏置会造成叶轮最大等效应力增大。第二部分使用MATLAB编写基于总压损失模型的一维压缩机叶轮性能分析程序。在设计工况下程序计算结果与商用CFD软件计算最大误差为1.2%,同时一维程序计算速度快,可大幅降低叶轮前期设计耗时。最后根据程序分析了分流叶片长度对叶轮内部各种损失分配的影响机理,为后续分流叶片入口位置设计提供参考。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH452

【参考文献】

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本文编号：2672539