PCL803型离心压缩机叶轮结构参数影响分析

发布时间：2017-03-30 12:18

  本文关键词：PCL803型离心压缩机叶轮结构参数影响分析，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着深海油气开采、天然气储运等能源领域的快速发展,PCL803型等国产离心压缩机组在西气东输等重大天然气管道输送工程中的应用更加广泛,压比、多变效率是离心式压缩机性能的重要指标,选择性能较好的叶轮是离心压缩机设计中亟需解决的问题。本文基于计算流体力学方法,对PCL803型离心压缩机叶轮内部流场进行了数值模拟计算,分析了叶轮的结构参数对压缩机压比、多变效率、内部流场的影响,提出了PCL803型离心压缩机叶轮选型的建议,主要开展了以下几个方面的工作： (1)对国产离心压缩机在西气东输工程中的应用进行了统计分析,收集了PCL803型离心压缩机的结构参数数据、设计资料、运行工况等,对离心压缩机的结构与性能参数进行了分析； (2)针对PCL803型离心压缩机叶轮的结构特点,建立了叶轮内部流动的基本控制方程,湍流模型选取Reynolds平均法的标准k-ε模型,叶轮近壁区域选择标准壁面函数进行计算,叶轮旋转和静止区域的处理选用MRF模型,利用二阶迎风格式进行控制方程的离散,选择SIMPLEC算法对离散方程进行求解； (3)利用Pro/E软件建立叶轮的三维实体模型,非结构化四面体进行网格划分,合理设定边界条件,将FLUENT软件数值模拟计算的叶轮进出口温度、压力值与离心压缩机叶轮实验数据进行对比,验证了数值计算方法的可靠性,确定该数值计算模型适合用于本文离心压缩机叶轮的流场计算和气动性能的分析； (4)分别改变叶轮叶片数、叶片厚度以及叶片出口安装角,建立了15组叶轮模型,对每组叶轮的内部流场进行数值模拟,在1.57---6.57kg/s的进口质量流量工况下,分析不同的叶轮结构参数对PCL803型离心压缩机的压比、多变效率以及内部流场的影响； (5)提出PCL803型离心压缩机叶轮的选型建议,初始叶轮叶片数为15片,叶片厚度为12mm,叶片出口安装角为77.5。,优选为叶片数为16片,叶片厚度为14mm,叶片出口安装角为82.5。的叶轮。 研究表明：叶片数增加可以提高叶轮压比和多变效率,但当叶片数大于某一上限时,多变效率将降低,压比有较小幅度的提升；随着叶片厚度增加,叶轮的压比将降低,而叶轮多变效率会增加,但多变效率增加的幅度大于压比降低幅度；随着叶片出口安装角度增大,叶轮多变效率和压比都将逐渐增加,但出口安装角从82.5。增大到87.5。,多变效率有所降低；单台PCL803型离心压缩机采用优选叶轮,压比可以提升1.82%,多变效率可以增加3.81%,每年可以节约电费335.7万元。
【关键词】：PCL803 离心压缩机 叶轮 数值模拟 性能
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-14
• 1.2.1 叶轮机械内部流动数值模拟发展历史10-11
• 1.2.2 离心压缩机级内流动研究现状11-14
• 1.3 技术路线14
• 1.4 主要研究内容14-15
• 1.5 本章小结15-16
• 第2章 PCL803型离心压缩机结构与性能参数分析16-25
• 2.1 国产离心压缩机在西气东输的应用16
• 2.2 西气东输PCL803型离心压缩机16-18
• 2.3 PCL803型离心压缩机基本结构18-22
• 2.3.1 叶轮18-21
• 2.3.2 其他部件21-22
• 2.4 离心压缩机的基本性能参数22-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 离心压缩机叶轮流场数值模拟理论25-38
• 3.1 离心压缩机叶轮内部基本控制方程25-27
• 3.1.1 质量守恒方程25
• 3.1.2 动量守恒方程25-26
• 3.1.3 能量守恒方程26
• 3.1.4 状态方程26-27
• 3.2 湍流模型选取27-32
• 3.2.1 湍流基本方程27-29
• 3.2.2 湍流数值模拟方法选取29-32
• 3.3 近壁区求解方法确定32-33
• 3.4 旋转和静止区域求解33-34
• 3.5 离散方法的选取34
• 3.6 离散格式确定34-35
• 3.7 离散方程求解方法35-37
• 3.8 本章小结37-38
• 第4章 叶轮内部流场数值模拟38-58
• 4.1 FLUENT软件简介38-41
• 4.1.1 FLUENT软件功能39-40
• 4.1.2 FLUENT程序结构与求解40-41
• 4.2 叶轮模型建立41-43
• 4.3 划分网格43-46
• 4.3.1 网格单元选择43-44
• 4.3.2 网格单元划分44-45
• 4.3.3 网格单元评定与网格无关性验证45-46
• 4.4 FLUENT求解46-51
• 4.4.1 确定计算模型与操作环境46-47
• 4.4.2 计算结果的收敛性判断47-48
• 4.4.3 计算结果输出和显示48-51
• 4.5 离心压缩机叶轮实验51-55
• 4.5.1 实验装置51
• 4.5.2 测量仪器51-54
• 4.5.3 数据采集及处理54-55
• 4.6 数值模拟验证55-56
• 4.7 本章小结56-58
• 第5章 叶轮结构对PCL803型离心压缩机性能的影响58-74
• 5.1 叶片数对压缩机性能的影响58-64
• 5.1.1 叶片数的确定58
• 5.1.2 压比、多变效率对比58-60
• 5.1.3 内部流场对比60-64
• 5.2 叶片厚度对压缩机性能的影响64-68
• 5.2.1 叶片厚度的确定64
• 5.2.2 压比、多变效率对比64-65
• 5.2.3 内部流场对比65-68
• 5.3 叶片出口安装角对压缩机性能的影响68-72
• 5.3.1 叶片出口安装角的确定68-69
• 5.3.2 压比、多变效率对比69-70
• 5.3.3 内部流场对比70-72
• 5.4 本章小结72-74
• 第6章 PCL803型离心压缩机叶轮选型74-79
• 6.1 优选叶轮74
• 6.2 压比、多变效率对比74-75
• 6.3 内部流场对比75-77
• 6.4 经济性分析77-78
• 6.5 本章小结78-79
• 第7章 结论与建议79-81
• 7.1 结论79-80
• 7.2 建议80-81
• 致谢81-82
• 参考文献82-87
• 附录1 PCL803型离心压缩机结构参数87-88
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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