单级离心式压缩机内部流场分析与结构优化

发布时间：2020-11-21 16:56

　　 近年来,小型高转速离心式压缩机在压缩机领域中得到了广泛应用。国内外学者对小流量、高转速的离心式压缩机进行了许多的理论及实验研究,取得了一些成就。我国是从八十年代起开始进行高转速离心式压缩机应用研究,但对高转速离心式压缩机内部流场影响因素的研究较少,从而限制了我国小流量、高转速离心式压缩机的发展步伐。离心式压缩机中的叶轮、扩压器等主要部分的结构型式是影响压缩机工作性能和高效运行的重要因素。由于叶轮和扩压器的结构对其内部气体流动的约束,旋转叶轮出口的高速气流对扩压器进口气体流动带来的影响,使得压缩机内部的流动情况较为复杂,因此研究小流量、高转速离心式压缩机内部流场的影响因素,对离心式压缩机的设计和结构优化有重要的指导和借鉴意义。 在此背景之下,本文确定对小流量、高转速单级离心式压缩机内部流动分析和结构优化作为主要研究工作方向,借助AUTOCAD、VIS10、PR0/Engineering等工程制图软件和求解流动、传热问题的专用软件FLUENT,对离心式压缩机整机、叶轮和扩压器进行建模、数值计算、流场分析和结构优化设计;验证软件FLUENT对小流量、高转速单级离心式压缩机数值模拟的结果。本文所进行的结构优化设计使小流量、高转速离心式压缩机的性能得到明显改善。计算分析得到的结果是:优化后设计工况下,多变效率与原计算模型相比提高了三个百分点。 本文的创新点为:对单级离心式压缩机进行整机模拟分析;在提高整机效率的基础上,改变叶轮叶片的传统形状,改变无叶扩压器的结构。
【学位单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH452
【部分图文】：

3 离心压缩机内流场模拟的数利用现有的、成熟的、集成的 为科学研究中的一项重要手段。采用莫大的方便，避免了工程技术人员花复杂方程这种重复性劳动上，从而程、物理问题本身的探索上，这对科作用[31]。本次对离心压缩机内流件 FLUENT。下面结合 FLUENT 对作分析介绍。3.1 CFD 的求解过程[30]

差别不大明显。三种模型中，标准 k ε模型需要最少的CPU 时间，具有普遍适用性，一直以来被广泛应用于各种实际工程流动计算中，在流体机械内部湍流流动模拟中获得了合理准确的计算结果 ； RNG k ε模 型 在 定 常 状 态 下 可 能 会 出 现 数 值 不 稳 定 的 现 象 ；Realizable k ε模型在模拟单旋转区域的流动中可以获得满意的结果，但在采用多参考系模型同时模拟旋转区域和静止区域的流动时，会产生人工粘性[38]。三维湍流数值模拟方法及相应的湍流模型可总结为图(3.3)

离心压缩机系统图
【参考文献】

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本文编号：2893313