叶轮机械轴向蜗壳内部流动的数值分析

发布时间：2020-06-26 19:51

【摘要】：蜗壳是通风机、压缩机不可缺少的固定元件之一,其作用是收集从叶轮或者扩压器出来的气体并将气体引出到后面的输气管道或冷却器中,或是直接排出。蜗壳内部的流动现象十分复杂,是损失最大的元件之一。蜗壳及其与叶轮匹配效率的高低对整个风机系统的效率起着重要的作用。运用现有的、较成熟的CFD 商业软件对蜗壳内部流场进行数值模拟,已逐渐成为一种重要的技术手段。 本文使用商业软件FLUENT,采用结构化/非结构化的混合网格类型,以三维时均N-S 方程和标准的k ?ε两方程湍流模型为基础,采用SIMPLE 算法,对包含转子,扩压器以及不同轴向蜗壳的系统进行全流道三维数值模拟。 本文比较了不同形式的蜗壳在不同工况下的中间截面的流线图、蜗壳内部和蜗舌处的流动状况以及蜗壳内不同截面的二次流图等,深入分析了蜗壳内部的流动状况,以及不同蜗壳结构对流动的影响。获得了蜗壳详细的内部流场信息,形象地再现了蜗壳内部的流动情形。研究表明,子午加速叶轮与后置轴向蜗壳的匹配方案及其设计是一个有益的尝试,小流量工况下两者匹配的内流计算结果与一般后置径向蜗壳相比表明,可以有利于改善小流量工况时蜗壳内的流场结构,并特别适合于风机出口需要转向场合的应用; 斜流压气机与后置轴向蜗壳的匹配中,不对称(向上)蜗壳轴向入口的配置方式比对称蜗壳配置方式要好。 本文的研究,为进行蜗壳的实验研究、以及叶轮机械整机结构优化设计打下基础。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：TH122
【图文】：

3.6.1 螺旋蜗壳图 3-1 给出了螺旋形蜗壳加扩压段的示意图，前面锥形的部分为扩压段。该蜗壳的截面是矩形，蜗壳外径为 0.24m，矩形出口尺寸为 670mm(宽)×126mm(高)。图 3-2给出了该蜗壳表面的网格分布。图 3-3 给出了半径为 152mm 的圆周截面内在设计工况下的流线分布。从图中可以清楚地看出，流线很好地绕旋转轴做螺旋状流动，说明所作设计合理。图 3-4 至图 3-6 给出了在小流量高负荷工况下扩压器的进口和出口（蜗壳进口）的静压系数分布云图。

3.6.1 螺旋蜗壳图 3-1 给出了螺旋形蜗壳加扩压段的示意图，前面锥形的部分为扩压段。该蜗壳的截面是矩形，蜗壳外径为 0.24m，矩形出口尺寸为 670mm(宽)×126mm(高)。图 3-2给出了该蜗壳表面的网格分布。图 3-3 给出了半径为 152mm 的圆周截面内在设计工况下的流线分布。从图中可以清楚地看出，流线很好地绕旋转轴做螺旋状流动，说明所作设计合理。图 3-4 至图 3-6 给出了在小流量高负荷工况下扩压器的进口和出口（蜗壳进口）的静压系数分布云图。

【引证文献】

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1 闫怀喜;超超临界汽轮机涡流冷却与抽汽系统的数值研究[D];上海交通大学;2011年

2 张新奇;管流式动海水腐蚀试验装置设计研究[D];河南科技大学;2011年

3 刘丰庆;离心压缩机中间抽气结构优化设计[D];大连理工大学;2007年

4 杨建;汽轮机中高压缸进口斜置导叶流场的数值研究[D];上海交通大学;2010年

5 周琦;离心泵内部流动分析与蜗壳优化研究[D];大连理工大学;2012年

6 赵林岗;42m拖网渔船水动力数值计算与试验研究[D];浙江海洋学院;2012年

本文编号：2730810