气动设计对压气机叶轮可靠性影响的研究

发布时间：2022-01-22 01:21

　　涡轮增压器离心压气机是一种高速旋转的机械,在运行过程中经常遭遇叶片损坏的事故,而叶片损坏原因各异。在离心压气机叶轮中,气流是粘性的三元流并且伴有强烈的二次流,在叶轮流道中,往往存在脱流和涡流现象,故其内部流动相当复杂。因此叶轮可靠性对于高速运转的离心压气机而言是至关重要的,在传统的气动设计过程中,对于叶轮可靠性的考虑一般停留在静强度的核算和安全系数层面。随着压气机负荷的不断提高,气动稳定性的问题日显突出,有失速甚至旋转失速引发的事故时有发生,因此急需在气动设计过程中考虑气动稳定性。本文是基于大连机车研究所某ZN310A4-1型涡轮增压器短叶片断裂原因分析的研究所展开的。用PRO-E软件对进气弯管,带分流叶片的叶轮及有叶片扩压器进行了实体建模。计算了不同状态点下离心压气机的内部流动,通过对压气机内部的速度场及压力的分布分析,讨论叶轮长短叶片的位置、形状对扩压器及整体影响,及叶片扩压器的压力扰动对叶轮的影响。并跟据分析结果利用NREC软件进行对高速离心压气机的气动设计,利用流体分析软件Numeca进行数值计算分析,通过控制短叶片的设计及叶片弯转角的变化规律等参数来有效控制叶片表面的失速,从... 

【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】：71 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

压气机整体模型

片的三维造型。由于叶轮叶片前缘为圆头，在完成单侧流道叶片的三维造型完全倒圆角。建模过程中的原始数据点均取自电子图板的叶片模型，所以用几何模型的准确性，此几何模型为进一步研究压气机内部流动为了充分贴近几何模型和原始数据，在读入叶片工作面控制点作，控制点数量多而均匀，并在个别地方对控制点进行了加密模型的准确性。我们要对叶轮的流道进行流场分析，所以对叶轮叶片的建模只轮流道的建模才是重中之重。我们将在平面图中HUB和SHRL文件，将这两条曲线导入PRO一E中，以中轴进行旋转，在处材料的方法将叶片部分抠掉，即得到压气机叶轮流道模型，局限性，我们并不能把实体化后的叶片模型阵列，所以必须将过程进行10次重复工作，最终得到压气机叶轮全流道模型。诊_/

扩压器流道及叶片模型

【参考文献】：
期刊论文
[1]微小流量离心压缩机叶轮流场性能模拟计算[J]. 花严红,袁卫星,袁修干,杨春信,陈江.  航空动力学报. 2008(10)
[2]车用涡轮增压器压气机叶轮强度计算与分析[J]. 张虹,马朝臣.  内燃机工程. 2007(01)
[3]分流叶片位置对高转速离心压气机性能的影响[J]. 刘瑞韬,徐忠.  空气动力学学报. 2005(01)
[4]叶片厚度分布对超窄流道离心叶轮性能的影响[J]. 王晓锋,席光,王尚锦.  西安交通大学学报. 2004(09)
[5]CFD商业软件与制冷空调[J]. 谷现良,赵加宁,高军,高甫生.  制冷学报. 2003(04)
[6]计算流体力学与求解方法在叶轮机械中的应用[J]. 鲁嘉华.  上海工程技术大学学报. 2003(01)
[7]有叶扩压器在改进离心压缩机性能中的应用[J]. 施小将.  风机技术. 2002(02)
[8]计算流体力学在压缩机设计中的应用[J]. 林强.  压缩机技术. 1999(01)
[9]多级离心压缩机级内叶轮参数的优化[J]. 李强.  风机技术. 1998(02)
[10]NREC软件简介[J]. 池雪林.  杭氧科技. 1996(02)

硕士论文
[1]大型离心压缩机叶轮可靠性研究[D]. 麻栋兰.大连理工大学 2009
[2]车用涡轮增压器蜗壳流场分析[D]. 谷爱国.吉林大学 2007
[3]涡轴发动机气动性能改进研究及离心叶轮改型设计[D]. 袁鹏.南京航空航天大学 2007
[4]小流量模型级内部流动数值实验与实验研究[D]. 么立新.大连理工大学 2006
[5]压气机气动设计软件平台的建立与应用[D]. 张书军.哈尔滨工业大学 2006
[6]涡轮增压器主要零部件的模态计算及压气机CFD分析[D]. 陈朝辉.昆明理工大学 2006
[7]离心压气机气动设计和分析方法的研究[D]. 曹志鹏.西北工业大学 2003



本文编号：3601302