离心压缩机系统内无叶扩压器失速的三维模型
发布时间：2020-12-21 06:47
无叶扩压器失速是离心压缩机系统内常见的非稳定流动现象之一,它限制了扩压器的稳定工作范围,也限制了离心压缩机整机的稳定工作范围,并影响整机的运行可靠性。认识无叶扩压器内的非定常流动特性,掌握预测无叶扩压器失速的方法,对于扩展其运行范围,改善其工作效率意义重大。而深入研究和理解无叶扩压器内的流动现象,对于无叶扩压器的优化以及与压缩机系统中其他部件的匹配也具有指导意义。本文建立了三种离心压缩机系统内无叶扩压器失速的三维模型,研究了无叶扩压器内的非稳定流动及其失速特性。本文首先通过求解线性化的三维不可压缩欧拉方程,建立了研究无叶扩压器失速问题的三维不可压缩理论模型。研究了无叶扩压器入口非扰动流径向速度在轴向上的分布对扩压器扰动流场以及对失速特性的影响。此外还研究了周向波数,叶轮叶片后弯以及无叶扩压器宽度对扩压器稳定性的影响。模型的计算结果显示,无叶扩压器入口流动的轴向分布会激发内流场轴向速度扰动。同时,对三种不同的入口流动轴向分布类型的研究发现,符合Fj0rtoft提出的非稳定流动必要条件的分布类型临界流量系数最大,即最不稳定。对周向波数的研究发现,最不稳定波数与实验中常见的失速团个数一致,通...
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压气机稳定性边界和失速(喘振)裕度[2]
图1.1 压气机稳定性边界和失速(喘振)裕度[2]Fig 1.1 Compressor stable operation range and stall margin[2]研究现状统失速的研究发展，60年代，轴流式压缩机内的旋转失速成为学者关注的热点。Ste人的研究将轴流式压缩机的旋转失速与过大的正攻角联系起来。转失速机制的：通过让整圈的一部分叶片通道的流量减小，其余叶的方式，使压气机适应过小的流量，而不是试图把流量的减小平均。Iura & Rannie[8]和Emmons[5]将旋转失速团的形成归因于某个叶片动的重新分布：失速发生后，转子的某个或某几个叶片通道发生堵导致顺转子运动方向的相邻叶片的进口攻角减小，通道通流能力提逆转子运动方向的相邻叶片的进口攻角增大，通道通流能力下降，。按照这种机制，失速团在叶片通道间以接力的方式，在周向沿着反的方向传播，图1.2简单示意了这一传播机理。
图1.3 Senoo等人的模型示意图[49]Fig 1.3 The sketch of Senoo et al.’s model[49]hamid[54]采用线性化的动量方程分析了扩压器出入口半径比以及叶轮对于无叶扩压器稳定性的影响。模型结果发现，对于同一长度的无种不同转速的自激振荡（失速）。低速失速下，出入口半径比对临界对高速的失速下，临界角主要受到叶轮出口-扩压器进口之间流动情这两种自激振荡而言，局部倒流并不是必须的，即局部倒流并不一件。在文献[55]中，Abdelhamid设计的实验验证了他模型[54]的结果速现象是扩压器而非叶轮引起的失速，实验先在未安装扩压器的情量下也没有发生失速。之后再安装不同出入口半径比的无叶扩压器着流量不断减小，会先后出现两种不同转速的自激振荡（先出现的两者的转速都随着扩压器出入口半径比的增长而降低。此外，对应的入口临界角，随着扩压器出入口半径比增加而增大，但在出入口则增幅不明显。对于较短的扩压器，低速的自激振荡可能不会出现
【参考文献】：
期刊论文
[1]无叶扩压器内的射流-尾迹型扰动分析[J]. 高闯,谷传纲,王彤,肖军. 动力工程. 2009(04)
[2]无叶扩压器对离心压缩机流场及性能影响的数值研究[J]. 高丽敏,刘波,王欢. 中国机械工程. 2008(17)
[3]基于小波神经网络的无叶扩压器失速分析[J]. 高闯,谷传纲,王彤,舒信伟. 航空动力学报. 2008(04)
[4]叶轮和扩压器几何参数对离心压缩机末级性能和失速的影响[J]. 高闯,谷传纲,王彤,肖军. 中国电机工程学报. 2007(32)
[5]大宽度无叶扩压器旋转失速特征的数值分析[J]. 高闯,谷传纲,王彤,戴正元. 上海交通大学学报. 2007(09)
[6]Computational and Experimental Study of Pinch on the Performance of a Vaneless Diffuser in a Centrifugal Compressor[J]. T.Turunen-Saaresti,A.Reunanen,J.Larjola. Journal of Thermal Science. 2006(04)
[7]无叶扩压段型线对离心压气机性能的影响[J]. 汤华,杜建一,初雷哲,赵晓路,徐建中. 工程热物理学报. 2006(06)
[8]Investigation into the Interaction of Centrifugal Compressor Impeller and Vaneless Diffuser[J]. 杨策,张殿佐,马朝臣,胡辽平. Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition). 2006(03)
[9]基于模糊理论的三维无叶扩压器多目标优化[J]. 高闯,谷传纲,王彤,舒信伟. 上海交通大学学报. 2006(07)
本文编号：2929391
【文章来源】：上海交通大学上海市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：150 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
压气机稳定性边界和失速(喘振)裕度[2]
图1.1 压气机稳定性边界和失速(喘振)裕度[2]Fig 1.1 Compressor stable operation range and stall margin[2]研究现状统失速的研究发展，60年代，轴流式压缩机内的旋转失速成为学者关注的热点。Ste人的研究将轴流式压缩机的旋转失速与过大的正攻角联系起来。转失速机制的：通过让整圈的一部分叶片通道的流量减小，其余叶的方式，使压气机适应过小的流量，而不是试图把流量的减小平均。Iura & Rannie[8]和Emmons[5]将旋转失速团的形成归因于某个叶片动的重新分布：失速发生后，转子的某个或某几个叶片通道发生堵导致顺转子运动方向的相邻叶片的进口攻角减小，通道通流能力提逆转子运动方向的相邻叶片的进口攻角增大，通道通流能力下降，。按照这种机制，失速团在叶片通道间以接力的方式，在周向沿着反的方向传播，图1.2简单示意了这一传播机理。
图1.3 Senoo等人的模型示意图[49]Fig 1.3 The sketch of Senoo et al.’s model[49]hamid[54]采用线性化的动量方程分析了扩压器出入口半径比以及叶轮对于无叶扩压器稳定性的影响。模型结果发现，对于同一长度的无种不同转速的自激振荡（失速）。低速失速下，出入口半径比对临界对高速的失速下，临界角主要受到叶轮出口-扩压器进口之间流动情这两种自激振荡而言，局部倒流并不是必须的，即局部倒流并不一件。在文献[55]中，Abdelhamid设计的实验验证了他模型[54]的结果速现象是扩压器而非叶轮引起的失速，实验先在未安装扩压器的情量下也没有发生失速。之后再安装不同出入口半径比的无叶扩压器着流量不断减小，会先后出现两种不同转速的自激振荡（先出现的两者的转速都随着扩压器出入口半径比的增长而降低。此外，对应的入口临界角，随着扩压器出入口半径比增加而增大，但在出入口则增幅不明显。对于较短的扩压器，低速的自激振荡可能不会出现
【参考文献】：
期刊论文
[1]无叶扩压器内的射流-尾迹型扰动分析[J]. 高闯,谷传纲,王彤,肖军. 动力工程. 2009(04)
[2]无叶扩压器对离心压缩机流场及性能影响的数值研究[J]. 高丽敏,刘波,王欢. 中国机械工程. 2008(17)
[3]基于小波神经网络的无叶扩压器失速分析[J]. 高闯,谷传纲,王彤,舒信伟. 航空动力学报. 2008(04)
[4]叶轮和扩压器几何参数对离心压缩机末级性能和失速的影响[J]. 高闯,谷传纲,王彤,肖军. 中国电机工程学报. 2007(32)
[5]大宽度无叶扩压器旋转失速特征的数值分析[J]. 高闯,谷传纲,王彤,戴正元. 上海交通大学学报. 2007(09)
[6]Computational and Experimental Study of Pinch on the Performance of a Vaneless Diffuser in a Centrifugal Compressor[J]. T.Turunen-Saaresti,A.Reunanen,J.Larjola. Journal of Thermal Science. 2006(04)
[7]无叶扩压段型线对离心压气机性能的影响[J]. 汤华,杜建一,初雷哲,赵晓路,徐建中. 工程热物理学报. 2006(06)
[8]Investigation into the Interaction of Centrifugal Compressor Impeller and Vaneless Diffuser[J]. 杨策,张殿佐,马朝臣,胡辽平. Journal of Beijing Institute of Technology(English Edition). 2006(03)
[9]基于模糊理论的三维无叶扩压器多目标优化[J]. 高闯,谷传纲,王彤,舒信伟. 上海交通大学学报. 2006(07)
本文编号：2929391
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