叶片扩压器对模型级性能的影响研究

发布时间：2020-10-08 23:20

　　离心式压缩机是石油化工、冶金等国民经济部门中的重要动力设备,他们能否高效、稳定运行将直接影响到企业的安全、长周期、满负荷运转。经验表明,虽然离心式压缩机在设计工况下叶片扩压器效率比无叶扩压器效率高,但叶片扩压器引起的压力扰动可能向上游传播,影响到叶轮的工作,严重时可能导致对于叶轮叶片的冲击,引发比较严重的安全事故。因此在工业领域特别是化工行业中,出于对运行安全性的考虑,不得不舍弃叶片扩压器效率高的优点采用无叶扩压器,而对叶片扩压器的采用往往比较慎重。如何设计出对于叶轮不会造成冲击的叶片式扩压器是急需解决的关键工程技术。本文研究的模型级是沈阳鼓风机有限公司某多级离心压缩机后面段的小流量级,其设计水平尚停留在意大利新比隆公司的七十年代,与当今国际同类产品相比,级效率低十个百分点之多。之前,大连理工大学对该模型级的内部流场进行了数值模拟,通过结构优化使整级效率得到显著提高,其中,扩压器就采用了叶片扩压器。然而,在应用到工程实际过程中必须评估叶片扩压器对于叶轮叶片的冲击效应,以确保不会对安全运行造成影响,本文对该模型级分别进行了定常和非定常数值模拟,进而分析压力分布以及对叶轮的影响。本文采用叶轮机械专用的NUMECA软件建立起该小流量模型级的数值计算平台。在模型级叶片扩压器的基础上,改变其叶片的位置和长短,并分别进行数值模拟。分析定常计算结果,研究叶片扩压器对模型级性能的影响,并确定了扩压器叶片的最佳位置和大小。通过非定常计算结果研究叶片扩压器与叶轮之间的干涉,并通过叶轮叶片的压力分布观察叶片扩压器对其造成的冲击。为了确定叶片扩压器对叶轮叶片造成冲击的影响程度,仍需进行详细的力学分析,本文结论为该分析提供了基础。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：TH452
【部分图文】：

小流量,三维模型,模型,扩压器叶片

扩压器采用的是等宽叶片扩压器(b3=b4=oonst)，采用T4叶型，叶片中弧线为抛物线，叶片数为18:回流器为扩张通道，采用香蕉翼型的变厚度叶片，叶片数为18，前缘和尾缘皆为圆头。图3.1为该模型级的三维模型。图3.1小流量模型级的三维模型 Fig.3.13Dgeome甸modelofthewholestage3.2扩压器叶片设计在设计大小不等的扩压器叶片时，先后采用了两种方法。

t分布,扩压器叶片,前缘,叶片前缘

案的整级三维模型如图3.3所示。分析数值计算结果发现:扩压器叶片缩小后，气流对叶片前缘的冲击加剧，尤其是叶片缩小到原设计的0.6倍大小时，冲击尤为明显，如图3.4所示。原因在于:叶片前缘与叶轮轮缘距离改变的同时，叶片的进口几何角也相应地发生了变化，如图3.5所示。当叶片缩小到原设计的0.6倍大小时，进口几何角增大了十几度之多。这就引起设计工况下正冲角增大，进而影响叶轮的工作，此时研究叶片扩压器对模型级性能的影响，必然包括冲角变化的因素在内，因此，又尝试了第二种设计方法。图3.2成比例缩放图 Fig.3.2zoomPlanProra1La图3.3成比例缩放引起的进口几何角变化 Fig.3.3Thechangeofleadingangle六几刀;*犷才a)原始叶片大小a)Theoriginalblade b)0.6倍叶片大小 b)0.6timesoftheOriginalblade图3.4扩压器叶片前缘附近的速度矢t分布图Fig.3， 4Thevelocitydis廿币 utionneartheleadingofthedi月七ser

网格图,单通道,网格,子午流道

进行相应的参数设置，可生成该模型级单通道网格。本次计算所生成的网格采用HOH型以及复合型网格来划分。其中，d--33方案的子午流道形状如图3.6所示，整级的单通道粗网格如图3.7所示。

【参考文献】