匹配旋转冲压压缩转子的离心压气机气动设计

发布时间：2017-03-28 08:01

  本文关键词：匹配旋转冲压压缩转子的离心压气机气动设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：旋转冲压压缩转子是一种新型的压缩系统,具有单级压比高、总效率高、气动损失面积小、结构紧凑、重量轻、可靠性高、维修方便、成本低等优点。但是旋转冲压压缩转子实际工程应用中有待解决的问题之一就是出口大气流角气流与燃烧室的匹配问题。 本论文拟通过设计一个高效率的离心压气机调整从冲压转子出来的气流的出气角度,使之易于与燃烧室匹配。而转子不可能直接与离心压气机的叶片相连,因此本论文还设计了一个将旋转冲压压缩转子与离心压气机连接的过渡段。 在设计过渡段的过程中,通过采用VB编程生成过渡段上下壁面的四种曲线型式即：维氏曲线、移轴维氏曲线、双三次曲线、五次曲线。在GAMBIT中生成三维模型并划分网格。最终经过FLUENT求解计算确定过渡段的模型为以维氏曲线作为上下壁面型线的模型。该模型的出口流场相对均匀、出口气流角相对较小、总压恢复系数系数相对较高、内部流动较好。 在设计离心压气机的过程中,利用NREC软件完成了离心压气机从一维到三维的建模和优化。在NUMECA软件中对离心压气机的模型进行划分网格和模拟计算,得到了三种不同来流气流角的压气机效率和压比特性曲线,证明所设计的压气机具有较好的变工况适应性。通过对内部流场的分析得知,压气机的叶根和叶顶的曲率大小,尾缘形状以及进口气流角对其性能的影响较大。 最终通过从一维到三维设计再到数值计算,得到一个叶轮进口轮毂直径为100mm,叶轮进口外径为160mm,叶轮出口直径为224mm,叶片数为11,叶轮形式为前倾后弯式的离心压气机。
【关键词】：离心压气机 气动设计 性能 数值模拟
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 研究的背景及意义10-12
• 1.2 国内外研究历史和现状12-18
• 1.2.1 国内关于过渡段的型线的理论发展及实验研究12
• 1.2.2 国外关于离心压气机理论发展及实验研究12-13
• 1.2.3 国内关于离心压气机理论发展及实验研究13-18
• 1.3 主要研究内容18-19
• 1.3.1 过渡段气动设计和数值研究18
• 1.3.2 离心压气机的气动设计和数值研究18-19
• 第2章 本文采用的设计及流场数值模拟方法19-27
• 2.1 引言19
• 2.2 设计方法19-20
• 2.2.1 过渡段的设计方法19-20
• 2.2.2 离心压气机的设计方法20
• 2.3 数值模拟方法20-26
• 2.3.1 CFD的基本思想20-21
• 2.3.2 CFD的工作流程21-22
• 2.3.3 流体动力学的控制方程22-24
• 2.3.4 关于NREC和NUMECA软件24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 过渡段气动设计及流场仿真27-37
• 3.1 引言27
• 3.2 过渡段模型的建立27-30
• 3.2.1 过渡段二维模型的建立及网格的生成27-29
• 3.2.2 过渡段三维模型的建立及网格的生成29-30
• 3.3 FLUENT中的求解计算及性能分析30-36
• 3.3.1 边界条件的定义30
• 3.3.2 过渡段的性能分析30-36
• 3.4 本章小结36-37
• 第4章 离心压气机气动设计及流场仿真37-74
• 4.1 引言37
• 4.2 离心压气机的结构及主要参数37-42
• 4.2.1 离心压气机的结构37-38
• 4.2.2 压气机各部件的作用38-39
• 4.2.3 离心压气机的主要参数39-41
• 4.2.4 叶轮简介41-42
• 4.3 离心压气机的流量特性与通用特性42-43
• 4.3.1 压气机的流量特性42-43
• 4.3.2 压气机的喘振与阻塞43
• 4.4 离心压气机的建模43-51
• 4.4.1 离心压气机的一维设计43-48
• 4.4.2 离心压气机的三维设计48-51
• 4.5 离心压气机三维流场仿真及性能分析51-72
• 4.5.1 离心压气机计算网格的划分51-53
• 4.5.2 边界条件的设定53-54
• 4.5.3 压气机特性曲线的绘制与分析54-57
• 4.5.4 压气机内部流场仿真与分析57-72
• 4.6 本章小结72-74
• 第5章 结论与展望74-77
• 5.1 主要结论74-75
• 5.2 本文创新点75
• 5.3 研究展望75-77
• 参考文献77-81
• 附录81-90
• 致谢90

【参考文献】

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本文编号：271882