变几何参数对某微型离心压气机的影响

发布时间：2020-05-23 12:43

【摘要】：目前全球在对能源的需求方面正发生变化,人们更加重视对环境的保护,同时电力系统也受到更多关注,而微型燃气轮机因其自身的特点受到了人们的更多关注。作为微型燃气轮机的核心部件之一的高转速、高压比离心压气机的设计在微型燃气轮机的设计体系中具有举足轻重的地位。了解离心压气机流动机理,提高压气机性能成为了研究的热点。本文针对100kW高转速、高压比的离心压气机进行数值模拟计算,在完成网格无关性验证后,对不同转速下离心压气机进行数值模拟,绘制离心压气机的特性线,分析其性能和内部流场的变化,探究高转速、高压比离心压气机中影响性能的因素。对离心压气机的内部流动进行了研究,分析激波、泄露流等对流场的影响,掌握了离心压气机内部流场的特性。本文对设计的离心压气机进行了大量的数值计算。讨论了改变叶片数目,增加叶片厚度对离心叶轮流量、压比和效率等总体性能的影响,分析了参数改变后离心压气机内部流动的变化,总结其影响规律,得到了不同叶片数目和不同叶片厚度的离心压气机的性能参数,为离心压气机的进一步优化提供了依据。对叶顶间隙为0.2mm、0.4mm、0.6mm和0.8mm的离心压气机进行数值模拟,研究其对压气机性能和流场的影响,对比不同间隙条件下的性能曲线,分析发现当叶顶间隙在叶顶间隙为0.2mm和0.4mm时压气机工作性能良好,压气机的绝热效率高,总压比大。当叶顶间隙增大到0.06cm甚至0.08cm时,流线由压力面翻过叶顶进入压力面的趋势得到增强,叶顶泄露损失急剧增大,压气机的工作性能降低,工作流量范围大大减小。本论文的研究结果表明,高转速、高压比离心压气机内部存在复杂的流动,通过改变叶片数目、叶片厚度以及叶顶间隙的大小对压气机性能的影响十分显著,为提高设计离心压气机的性能提供帮助。
【图文】：

微型燃气轮机本身具有振动噪音小、污染排放少、可以燃烧多种燃料、燃料消耗少、可多台扩容、维修间期长、可远程控制诊断等优点，现多被用于并网发电、分布式发电、无人机、导弹助推器等方面。在美国、加拿大地区曾发生过大规模的停电事故，这反应出集中供电这一方式的缺点，使得微型燃气轮机受到重视。微型燃气轮机在如今的中国也有着很好的发展前景，在今天以微型燃气轮机为核心的分布式供能系统已然成为了我国一种新的供能方式，在我国有着很大的市场。比如在现在我国的新疆省由于地广人稀供电仍是需要解决的问题，据统计新疆仍有 46 万户 279 万人供电需求难以保证，要想解决这些人的用电问题靠原有的集中供电、电网运输在地域广阔的新疆很难实现，因为在远距离供电的过程中大量电能被消耗造成大量资源的浪费，但是利用微型燃气轮机的分布式发电或热电联供的方式可以完美的解决当地居民的用电甚至是用热问题。微型燃气轮机的分布式发电除了供电简单便捷外，与传统的煤火发电相比还具有保护环境的优点，而与核能发电相比不需要特定的水源，限制条件更少。微型燃气轮机可以有效的利用新能源并实现可再生能源的利用，自己形成一套相对独立的供电系统，加强了对能源的综合利用效率。

哈尔滨工程大学硕士学位论文的由来发展的湍流进行区域划分时，可以根据流体与壁面的法向距离作为划分，在离壁面法向距离较近的区域被称为近壁区，较远的区域被称为核心壁区的流场有可以根据壁面法线距离的不同分为三个区域，其中离壁面性底层，而距壁面最远的为对数律层，中间的为过渡层。在对近壁区中行分析时根据不同的区域考虑的影响因素不同，过渡层虽然存在但是很不计，而最接近壁面的粘性底层中粘性力为影响流动主要因素，距壁面律层湍流切应力为影响流动主要因素。此时采用无量纲高度 y+和无量近壁区内的各层的高度和速度进行表达，如图 2-1 所示。yUyτυ+= uuUτ+=
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TK474.8

【参考文献】

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本文编号：2677378