基于两区模型的离心压缩机气动性能预测
发布时间：2021-04-02 23:59
离心压缩机因具有压比高、稳定运行工况宽以及结构紧凑等特点,而被广泛应用于国民经济的各领域中。离心压缩机研发需要经历初始设计、试制、试验和再设计的重复过程,因而其初始设计方案气动性能的优劣直接影响产品的研发进程。随着计算机和计算流体力学技术的发展,气动性能程序预测已成为离心压缩机设计不可或缺的手段,对改进和优化设计方案有着重要的指导意义。本文以离心压缩机为研究对象,基于扩散模型和两区模型理论,采用FORTRAN语言改进现有某一维气动性能预测程序,并选用国际上公认的Eckardt叶轮和Krain叶轮实验数据进行校核。结果表明,基于扩散模型和两区模型得到的等熵效率和压比变化趋势与实验数据吻合度较好,但两区模型预测精度更高,证明了该程序的可靠性,为后续的叶轮开发研究提供了分析工具。此外,考虑叶轮外部损失较未考虑该损失时的性能预测结果更接近实验数据。之后,利用本改进程序对流量系数分别为0.02、0.1和0.2的离心压缩机进行一维性能预测,并与相应的三维CFD结果进行对比分析。对于三种流量系数的离心压缩机,一维程序在压比、等熵效率以及稳定运行工况范围等方面皆具有较好的预测效果,说明本程序的适用范围...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 离心压缩机结构及工作原理
1.3 离心压缩机内部流动研究进展
1.3.1 叶轮内部流动研究进展
1.3.2 扩压器内部流动研究进展
1.4 离心压缩机性能研究方法
1.5 离心压缩机一维性能预测研究进展
1.6 本文的主要工作
2 离心压缩机一维性能预测理论
2.1 扩散模型理论
2.2 两区模型理论
2.3 离心压缩机损失介绍
2.3.1 叶轮内部损失
2.3.2 叶轮外部损失
2.3.3 扩压器损失
2.3.4 离心压缩机性能
2.4 本章小结
3 一维程序优化及精度验证
3.1 性能预测程序介绍
3.2 两区模型程序优化
3.2.1 考虑叶轮外部损失的性能预测
3.2.2 改进程序预测效果验证
3.3 性能预测精度验证
3.3.1 Eckardt叶轮
3.3.2 Krain叶轮
3.3.3 验证结果分析
3.4 本章小结
4 离心压缩机CFD计算及一维程序分析
4.1 CFD计算理论
4.1.1 基本控制方程
4.1.2 湍流模型
4.1.3 网格生成
4.2 数值模拟方法
4.2.1 模型建立与网格划分
4.2.2 网格无关性验证
4.2.3 求解方式及计算条件设置
4.2.4 数据后处理
4.3 程序适用性分析
4.3.1 小流量系数离心压缩机
4.3.2 中流量系数离心压缩机
4.3.3 大流量系数离心压缩机
4.4 工程应用实例
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]离心压缩机两区域模型改进与验证[J]. 梁奇,左志涛,朱阳历,张雪辉,陈海生,秦伟. 航空动力学报. 2017(10)
[2]宽窄扩压器失速机理模拟分析[J]. 徐玉梅,刘丹丹,谢俊良,沈建,杨健. 轻工机械. 2015(03)
[3]亚声速半开式离心叶轮叶顶间隙的流动特征[J]. 刘正先,陈丽英. 航空动力学报. 2012(04)
[4]离心压缩机级半开式叶轮采用无叶和串列扩压器的性能分析[J]. 吴东坡,刘长胜. 风机技术. 2009(03)
[5]离心压缩机进口导叶流场的数值模拟[J]. 温选锋,袁民建,谭佳健. 流体机械. 2008(08)
[6]离心式压缩机运转失效分析[J]. 兰海峰. 科技风. 2008(07)
[7]离心压缩机性能预测方法探讨[J]. 李文华,钟瑞兴. 压缩机技术. 2007(05)
[8]带气腔的离心压缩机旋转失速的三维数值模拟[J]. 郭强,竺晓程,杜朝辉,陈华,赵岩. 航空动力学报. 2007(07)
[9]离心压缩机叶轮内部流场的数值模拟[J]. 赵斌,孙铁. 压缩机技术. 2007(01)
[10]叶片扩压器进口安装角对离心压缩机性能影响的数值与实验研究[J]. 席光,周莉,丁海萍,袁民建,张春梅. 工程热物理学报. 2006(01)
博士论文
[1]离心压缩机叶轮应力腐蚀行为和机理的研究[D]. 孙蛟.山东大学 2016
[2]离心压气机非轴对称流动特性及进气畸变对内部流场的影响研究[D]. 王磊磊.北京理工大学 2015
[3]离心压气机气动设计程序开发及应用[D]. 王永生.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士论文
[1]大流量系数离心压缩机级间影响的数值研究[D]. 王海伦.大连理工大学 2015
[2]多级轴流压气机一维性能计算与优化研究[D]. 钟勇健.上海交通大学 2014
本文编号：3116207
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 离心压缩机结构及工作原理
1.3 离心压缩机内部流动研究进展
1.3.1 叶轮内部流动研究进展
1.3.2 扩压器内部流动研究进展
1.4 离心压缩机性能研究方法
1.5 离心压缩机一维性能预测研究进展
1.6 本文的主要工作
2 离心压缩机一维性能预测理论
2.1 扩散模型理论
2.2 两区模型理论
2.3 离心压缩机损失介绍
2.3.1 叶轮内部损失
2.3.2 叶轮外部损失
2.3.3 扩压器损失
2.3.4 离心压缩机性能
2.4 本章小结
3 一维程序优化及精度验证
3.1 性能预测程序介绍
3.2 两区模型程序优化
3.2.1 考虑叶轮外部损失的性能预测
3.2.2 改进程序预测效果验证
3.3 性能预测精度验证
3.3.1 Eckardt叶轮
3.3.2 Krain叶轮
3.3.3 验证结果分析
3.4 本章小结
4 离心压缩机CFD计算及一维程序分析
4.1 CFD计算理论
4.1.1 基本控制方程
4.1.2 湍流模型
4.1.3 网格生成
4.2 数值模拟方法
4.2.1 模型建立与网格划分
4.2.2 网格无关性验证
4.2.3 求解方式及计算条件设置
4.2.4 数据后处理
4.3 程序适用性分析
4.3.1 小流量系数离心压缩机
4.3.2 中流量系数离心压缩机
4.3.3 大流量系数离心压缩机
4.4 工程应用实例
4.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]离心压缩机两区域模型改进与验证[J]. 梁奇,左志涛,朱阳历,张雪辉,陈海生,秦伟. 航空动力学报. 2017(10)
[2]宽窄扩压器失速机理模拟分析[J]. 徐玉梅,刘丹丹,谢俊良,沈建,杨健. 轻工机械. 2015(03)
[3]亚声速半开式离心叶轮叶顶间隙的流动特征[J]. 刘正先,陈丽英. 航空动力学报. 2012(04)
[4]离心压缩机级半开式叶轮采用无叶和串列扩压器的性能分析[J]. 吴东坡,刘长胜. 风机技术. 2009(03)
[5]离心压缩机进口导叶流场的数值模拟[J]. 温选锋,袁民建,谭佳健. 流体机械. 2008(08)
[6]离心式压缩机运转失效分析[J]. 兰海峰. 科技风. 2008(07)
[7]离心压缩机性能预测方法探讨[J]. 李文华,钟瑞兴. 压缩机技术. 2007(05)
[8]带气腔的离心压缩机旋转失速的三维数值模拟[J]. 郭强,竺晓程,杜朝辉,陈华,赵岩. 航空动力学报. 2007(07)
[9]离心压缩机叶轮内部流场的数值模拟[J]. 赵斌,孙铁. 压缩机技术. 2007(01)
[10]叶片扩压器进口安装角对离心压缩机性能影响的数值与实验研究[J]. 席光,周莉,丁海萍,袁民建,张春梅. 工程热物理学报. 2006(01)
博士论文
[1]离心压缩机叶轮应力腐蚀行为和机理的研究[D]. 孙蛟.山东大学 2016
[2]离心压气机非轴对称流动特性及进气畸变对内部流场的影响研究[D]. 王磊磊.北京理工大学 2015
[3]离心压气机气动设计程序开发及应用[D]. 王永生.中国科学院研究生院（工程热物理研究所） 2014
硕士论文
[1]大流量系数离心压缩机级间影响的数值研究[D]. 王海伦.大连理工大学 2015
[2]多级轴流压气机一维性能计算与优化研究[D]. 钟勇健.上海交通大学 2014
本文编号：3116207
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