离心压缩机级间加气结构优化研究

发布时间：2020-11-20 20:28

　　 离心式压缩机在航空航天、能源、化工及冶金等部门中发挥着极其重要的作用。在诸如大型乙烯、大型化肥等工艺装置中，由于工艺过程的要求，离心压缩机经常需要在级间加气。若加气结构设计不当，可能造成混合气出口流场产生较大畸变。由于目前基本级开发都是基于均匀来流条件设计的，下一级进口流场的不均匀性直接造成叶片的进口角度在大范围内变化，不仅会影响级的效率，严重时还会引发旋转失速等严重的气流脉动现象，使机组不能正常工作，直接影响装置的可靠性及经济性。因此对中间级加气离心压缩机加气方式和结构进行研究是十分必要的。 本文以数值模拟的方式对某公司生产的H605大加气离心压缩机和百万吨乙烯项目H856丙烯压缩机的级间加气结构内部流场进行了详细的数值计算分析。利用Pro／E, ICEM-CFD及STAR-CD、NUMECA软件建立三维的数值模拟计算平台，通过设计蜗壳进气式加气结构，合理分配气流流量在周向的分布，并利用导向叶片保证气流的流动方向，在气流混合段出口处得到了周向非常均匀的混合气体流场。同时通过对回流器叶片、导向叶片以及气流子午流道型线等的大量数值计算优化工作，有效的解决了下一级进口流场畸变问题，从而减少了气体流动损失，避免了机组出现不稳定工况，提高压缩机组的整机性能与安全可靠性。 本文的研究工作在一定程度上为级间加气结构流场分析和结构设计提供了建设性的意见，为设计高性能的中间级加气式离心压缩机提供了依据。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TH452
【部分图文】：

影响到数值解和计算精度，甚至影响数值计算的收敛性[37〕。本章计算模型的网格由ICEM一CFD软件中的HEXA及TETRA模块生成。由于中间级加气的进气室结构比较复杂，共分5部分进行网格划分，如图2.2所示。其中分块2为中间环形通道左侧部分，因其具有轴对称性质，故只需将划分好的左侧中间环形通道网格在ICEM一 CFD中镜像，即可快速生成右侧部分中间环形通道网格，减小了划分网格的工作量，缩短了数值模拟周期。HEXA模块提供了方便的网格质量检查功能并可以将质量差的网格单元单独显示出来以提示用户进行调整。其中“决定数(dcterminant)”是个很重要的检查参数。“决定数”是网格单元变形度的量度，如果所有网格的决定数都大于0.05一0.1那么大多数的求解器都可以顺利进行解算。ICEM一cFD推荐所有的计算网格的决定数最好大于o.3t381。但是“决定数”越大，网格的质量越好，对数值计算的精度、速度和收敛性越有利。HEXA模块中，各个块的网格质量是由它的各个边上的网格参数来共同决定的。边上的网格参数包括网格的节点数目

Fig.2.3Multl一bloek脚 dPlotandthegndforthePaltl将各分块结构划分好网格后，分别将独立的网格结构导入STAR一CD的proam模块连接成整体网格模型，如图2.4所示。计算模型所用的网格总数为2177084，检查各块生成网格的质量，均达到了计算的要求，可以保证计算的精度。薰薰 薰赶赶获迷 迷 lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll ))))))){{{r~片片J!{(互 互，未决~功斗决州 州 丰丰丰 {{{葬 葬丰 丰葬 葬瑞 瑞 匹匹匹仁仁{一 }}}曰一一 l({l}}}‘j一韦丰干衬卞 卞 卜 卜 卜卜州-月一 一匕匕匕一l一 1111111IJ一卜衬 衬 图2.4原结构计算网格及局部放大图 Flg.2.4ColnPutatlonalmeshandthezoom一 ineffect2.5.2介质属性及边界条件H605大加气离心压缩机组的工作介质为混合气。主气流(新鲜气)工作介质为氮0.75%，一氧化碳28.33%，二氧化碳3.47%，氢气67.32%，甲烷0.13%;加气(循环气)工作介质为氮14.48%

扑构造是ICEM一CFD网格生成的精华。对于非常复杂的几何体，HEXA模块可以自动的生成内部的或外部的O型网格以使网格拓扑更好的适合几何形体确保生成高质量的网格。图2.3列出了采用O型网格后分块1的网格区域划分及显著改善的网格质量。分块1分块2分块4分块5图2.2加气室内部流场各部分结构网格 Fig.2.2TheghdforeaehPartoftheeomPlementarygasflow
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 成心德;离心式压缩机非对称螺壳的损失和最佳速度的决定[J];东北大学学报(自然科学版);1985年02期

2 韩敏生;;浅析:轴向力对“离心式压缩机”的影响及解决的途径[J];济南纺织化纤科技;1994年02期

3 商瑞林;离心式压缩机油膜自激涡动实例及结构上的防止方法[J];风机技术;1995年02期

4 张维华,穆成真,刘晓瑞;离心压缩机制造全局信息集成及其实用化[J];风机技术;1999年02期

5 张传义;38M7Ⅰ型离心式压缩机技术改造[J];化学与生物工程;2003年S1期

6 潘卫锋;高秀丽;;往复式压缩机与离心式压缩机相互平稳切换的实现[J];流体机械;2006年04期

7 兰海峰;;离心式压缩机运转失效分析[J];科技风;2008年07期

8 陈成敦;;离心式压缩机喘振工况的危害与控制[J];机电信息;2011年18期

9 W.A.Zech;顾永泉;;甲醇生产中高压合成气压缩机的设计、研究和操作[J];流体机械;1973年01期

10 王运良,徐忠;离心式压缩机叶轮的性能分析[J];工程热物理学报;1992年01期

相关博士学位论文 前2条

1 蒋其友;人工智能理论与技术的研究及其在大型离心式压缩机故障诊断中的应用[D];北京化工大学;1993年

2 王传鑫;离心压缩机综合控制方法研究[D];大连理工大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 唐美玲;单级离心式压缩机内部流场分析与结构优化[D];辽宁工程技术大学;2009年

2 张新利;离心式压缩机防喘振控制系统的实现[D];华东理工大学;2012年

3 李佳娜;离心压缩机级间加气结构优化研究[D];大连理工大学;2007年

4 王桂林;叶片参数的优化方法及数值研究[D];天津大学;2010年

5 苏鹏;多级离心式压缩机故障停机反转特性研究[D];上海交通大学;2012年

6 王晓明;空分装置中空气压缩机防喘振控制系统的研究[D];长春工业大学;2010年

7 刘超;模糊理论在压缩机防喘振中的应用与研究[D];上海交通大学;2011年

8 梁瑞应;EI350-9/0.97离心式压缩机故障诊断[D];东北大学;2008年

9 张松梅;石化行业几种离心式压缩机故障诊断的应用[D];大连理工大学;2006年

10 徐惠敏;基于模糊控制的离心式压缩机防喘振控制系统的研究[D];浙江工业大学;2007年

本文编号：2891958