离心压缩机焊接式蜗壳流动分析与优化研究
发布时间：2020-12-31 15:38
离心压缩机具有高效、可靠、结构紧凑及转速高等优点，在能源动力及军事工业等领域发挥着极其重要的作用。为了降低运行成本，需要不断的提高压缩机效率。长期以来，人们主要是通过改进并优化离心压缩机的主要元件——叶轮来提高压缩机的性能，而忽略了对静止元件，如蜗壳的研究。然而，随着研究的深入，叶轮可挖掘的潜力空间越来越小，因此，人们也逐渐把目光投向蜗壳等静止元件的研究，以期挖掘其可能存在的节能潜力，希望藉此提高机组的整体运行效率。本文研究对象是某公司生产的两类典型焊接式排气蜗壳，即等宽变高式排气蜗壳、等高变宽式排气蜗壳。利用CAD软件Pro／E、SolidWorks，CFD软件NUMECA建立起压缩机末级完整的三维流场的数值模拟分析平台。通过对内部流场的模拟，掌握了原来两类典型设计的内部流动规律。针对原设计中存在的问题，提出了优化设计的建议和方法，使末级效率分别提高4．5％、3．0％，效果显著。在以上工作的基础上，总结出影响矩形蜗壳气动性能的三个几何参数，同时制定出《焊接式排气蜗壳气动设计规范》。利用CFD技术，对应用该规范设计的蜗壳结构进行了分析，数值模拟结果充分说明了规范中介绍的设计方法的有效性...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FrankWhittle设计的转子
压缩机正常工作时，气体由吸气室进入，通过叶轮对气体做功，使气体压力、速度、温度提高。然后流入扩压器，使速度降低，压力提高。再由弯道、回流器将气体引入下一级继续压缩。最后，由末级出来的高压气体经蜗壳和出风筒输出[10]。图2.2是分别利用三维造型软件Pro旧、Sohdworks建立的模型1、2末级流场计算域的几何模型，包括叶轮、扩压器、蜗壳、出风筒。为满足均匀稳定的进出口边界条件，对叶轮进口、出风筒出口进行了一定的延伸。图2.3是模型1、2的子午流道图。图2.2模型1、2末级流场计算域的几何模型l)叶轮进口延长段;2)叶轮;3)无叶扩压器;4)蜗壳;5)出风筒;6)出风筒出口延长段 Fig.2.2Thegeometrymodelsofthelaststageinmodel1andZ
大连理工大学硕士学位论文这部分流场的网格是在A刀toGrids中生成的。根据不同的已知条件，数据准备工作如下图2.4所示。图2.4所体现的是三元叶轮的数据准备工作情况。模型1中的叶轮是中1000的二元闭式叶轮，数据准备过程与图2.4有所不同，具体过程如下:.在电子图板CAXA中设定坐标系;.读取子午流道叶根、叶顶、叶轮吸力面及压力面在盘侧、盖侧的坐标;.由所取坐标，编写数据文件，分别是:ph.dat(压力面叶根数据)、Ps.dat(压力面叶顶数据)、sh.dat(吸力面叶根数据)、ss.dat(吸力面叶顶数据)、hub.dat(叶根数据)、shroud.dat(叶顶数据);.编辑.geomTurb。文件，调用ph.dat、Ps.dat、sh.dat、ss.dat、hub.dat、shroud.dat;___的吐片草-----薰畔熟牢_一 一一乏将几何面用 -----------------:::维造型图 图图 图图_几条线段描 描描辅出线坐‘‘途途途途途途途途 途途途一 _____标 ---图2.4数据准备 Fig.2.4DataPrePare在Auto以d5中调用.gcomTurb。文件，进行相应的参数设置，生成网格。如图2.5所示，这部分网格被分成两大块，第一块是叶轮入口延长段，第二块是叶轮和部分无叶扩压器段。这两段的分界线是在AutoGri必中添加的等Z线，这种线是在子午面上添加的控制线
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜗壳变型线改进离心风机性能的研究[J]. 孙长辉,刘正先,王斗,罗惕乾. 流体机械. 2007(04)
[2]离心压缩机圆形截面蜗壳内部三维流场的实验研究[J]. 刘伟,齐维彪,王尚锦. 流体机械. 2006(11)
[3]高转速离心式制冷压缩机研究现状及前景[J]. 于志强,袁卫星. 制冷与空调. 2005(03)
[4]离心风机大宽度矩形截面蜗壳内部流动中动量矩分布的实验研究[J]. 龚华,祁大同,张义云,曹淑珍,闻苏平,鲁渝北. 流体机械. 2004(02)
[5]蜗壳进口周向非均匀流动的数值研究[J]. 王企鲲,戴韧,陈康民. 工程热物理学报. 2003(02)
[6]流量对离心泵蜗壳内压力及速度分布的影响[J]. 张武高,陈晓玲,曹广军. 石油机械. 2000(02)
[7]矩形蜗壳内三维紊流场的热线测量[J]. 黄淑娟,胡志伟,苗永淼. 航空动力学报. 1994(03)
[8]离心通风机叶轮出口流场的实验分析[J]. 祁大同,席光,王尚锦. 流体工程. 1993(07)
[9]离心风机蜗壳流场的试验研究[J]. 曹淑珍,向水生,葛林江. 流体工程. 1990(04)
[10]离心式压气机扩压器与蜗壳非轴对称流场的计算与分析[J]. 刘光宗,徐雕. 西安交通大学学报. 1985(06)
本文编号：2949872
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
FrankWhittle设计的转子
压缩机正常工作时，气体由吸气室进入，通过叶轮对气体做功，使气体压力、速度、温度提高。然后流入扩压器，使速度降低，压力提高。再由弯道、回流器将气体引入下一级继续压缩。最后，由末级出来的高压气体经蜗壳和出风筒输出[10]。图2.2是分别利用三维造型软件Pro旧、Sohdworks建立的模型1、2末级流场计算域的几何模型，包括叶轮、扩压器、蜗壳、出风筒。为满足均匀稳定的进出口边界条件，对叶轮进口、出风筒出口进行了一定的延伸。图2.3是模型1、2的子午流道图。图2.2模型1、2末级流场计算域的几何模型l)叶轮进口延长段;2)叶轮;3)无叶扩压器;4)蜗壳;5)出风筒;6)出风筒出口延长段 Fig.2.2Thegeometrymodelsofthelaststageinmodel1andZ
大连理工大学硕士学位论文这部分流场的网格是在A刀toGrids中生成的。根据不同的已知条件，数据准备工作如下图2.4所示。图2.4所体现的是三元叶轮的数据准备工作情况。模型1中的叶轮是中1000的二元闭式叶轮，数据准备过程与图2.4有所不同，具体过程如下:.在电子图板CAXA中设定坐标系;.读取子午流道叶根、叶顶、叶轮吸力面及压力面在盘侧、盖侧的坐标;.由所取坐标，编写数据文件，分别是:ph.dat(压力面叶根数据)、Ps.dat(压力面叶顶数据)、sh.dat(吸力面叶根数据)、ss.dat(吸力面叶顶数据)、hub.dat(叶根数据)、shroud.dat(叶顶数据);.编辑.geomTurb。文件，调用ph.dat、Ps.dat、sh.dat、ss.dat、hub.dat、shroud.dat;___的吐片草-----薰畔熟牢_一 一一乏将几何面用 -----------------:::维造型图 图图 图图_几条线段描 描描辅出线坐‘‘途途途途途途途途 途途途一 _____标 ---图2.4数据准备 Fig.2.4DataPrePare在Auto以d5中调用.gcomTurb。文件，进行相应的参数设置，生成网格。如图2.5所示，这部分网格被分成两大块，第一块是叶轮入口延长段，第二块是叶轮和部分无叶扩压器段。这两段的分界线是在AutoGri必中添加的等Z线，这种线是在子午面上添加的控制线
【参考文献】：
期刊论文
[1]蜗壳变型线改进离心风机性能的研究[J]. 孙长辉,刘正先,王斗,罗惕乾. 流体机械. 2007(04)
[2]离心压缩机圆形截面蜗壳内部三维流场的实验研究[J]. 刘伟,齐维彪,王尚锦. 流体机械. 2006(11)
[3]高转速离心式制冷压缩机研究现状及前景[J]. 于志强,袁卫星. 制冷与空调. 2005(03)
[4]离心风机大宽度矩形截面蜗壳内部流动中动量矩分布的实验研究[J]. 龚华,祁大同,张义云,曹淑珍,闻苏平,鲁渝北. 流体机械. 2004(02)
[5]蜗壳进口周向非均匀流动的数值研究[J]. 王企鲲,戴韧,陈康民. 工程热物理学报. 2003(02)
[6]流量对离心泵蜗壳内压力及速度分布的影响[J]. 张武高,陈晓玲,曹广军. 石油机械. 2000(02)
[7]矩形蜗壳内三维紊流场的热线测量[J]. 黄淑娟,胡志伟,苗永淼. 航空动力学报. 1994(03)
[8]离心通风机叶轮出口流场的实验分析[J]. 祁大同,席光,王尚锦. 流体工程. 1993(07)
[9]离心风机蜗壳流场的试验研究[J]. 曹淑珍,向水生,葛林江. 流体工程. 1990(04)
[10]离心式压气机扩压器与蜗壳非轴对称流场的计算与分析[J]. 刘光宗,徐雕. 西安交通大学学报. 1985(06)
本文编号：2949872
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