旋涡式压气机的开发与性能研究

发布时间：2020-11-09 03:09

　　 旋涡式压气机是一种流量小、扬程高的气体增压装置,因其独特的增压原理,可作吹吸气两用,一定工况下可替代压缩机,具有非常广阔的应用前景。本文针对某型号双级旋涡式压气机中的单级旋涡增压结构,进行了三维建模与网格划分,利用CFD软件对该结构进行了数值计算并对其结果进行了分析,得到了以下研究成果:1.对流道与简化后的间隙分别划分网格,以交界面的形式在前处理软件中进行组装,此种方式极大简化了带有极薄特征的模型的建立。通过对此种思路建立的模型进行数值运算,得到与试验结果相近的性能曲线,验证了纵向旋涡的存在,进一步的流场分析验证了增压原理,说明此种建模思路的合理性。2.随着叶轮叶片数的增加,设备的压升与效率不断增加,但增长幅度越来越小。通过对不同叶片数旋涡结构的内部流场分析,产生这种结果是因为在叶片数量较少时,叶片数的增加会导致气体螺旋运动过程中增压次数增加;而当叶片数达到一定数目时,增压次数趋于稳定,导致压升增长幅度减小至不再变化。3.随着轮径比的增加,设备的压升与效率呈现先增加后减小的趋势,说明旋涡结构的轮径比存在一个合理范围,本文所研究的旋涡结构最佳轮径比在0.73~0.76之间。4.随着叶片宽度的增加,设备的压升呈现先增加后不变的趋势,设备的效率呈现先增加后减小的趋势。是由于随着叶片宽度的增加,叶片搅动产生的旋涡有一部分并没有参与到纵向旋涡对气体的动量交换中,使得压力不再进一步增加,效率出现下降。5.环形流道截面的倒角通过影响纵向旋涡的形成和质量,最终影响了设备的压升。一定主体尺寸下的旋涡结构,在固定的叶片结构下存在一个最佳倒角范围,本文所研究的旋涡结构最佳范围:靠近叶尖处18~20°;靠近叶片根部处12~15°。6.隔舌角度的减小可以提高设备的压升,但较小的隔舌角度会使隔舌处温度较高的区域扩大,影响设备使用寿命。7.得出了不同转速下该尺寸单级旋涡结构的压升曲线,为工程应用中转速选择提供参考。通过正交试验法与极差分析法,选取三个结构参数为优化指标,分别得到了该单级旋涡结构最大效率和最大压升的结构配置方案。
【学位单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TH45
【部分图文】：

兰州交通大学硕士学位论文气机的概述气机种用途广泛的流体机械，其作用是将机械能转变为气体扬程的大小，风机可分为通风机（风压约小于 15kPa）气机（风压约大于 30kPa）。本文所研究风机以型号 C要研究对象为该双级旋涡风机中单个旋涡结构，该风机称其为旋涡式压气机。

旋涡式压气机的开发与性能研究的分类机在生产应用中越来越多，其种类较多，有多与进出气口位置归类出气口处的环形流道与叶片不相通的叶轮形式进气口—通道—叶轮叶道—环形流道—出气口。出气口处的环形流道与叶片直接相通的叶轮形：进气口—叶轮叶道—环形流道—出气口。图

(a) (b) (c)1）a 开式流道；2）b 闭式流道；3）c 半开式流道图 1.3 流道的形式（3）根据环形流道与叶轮位置归类旋涡式压气机根据不同的使用要求，常用的几种组合方式如图 1.4 所示。a）闭式叶轮外圆流道b）闭式叶轮双侧边流道c）闭式叶轮单侧边流道d）开式叶轮双侧边流道e）开式叶轮单侧边流道
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本文编号：2875789