离心压缩机的CFD分析与建模参数化
发布时间：2021-12-10 23:10
随着离心压缩机应用范围的扩大,其逐步向小型化、高压比的方向发展。本文希望针对离心压缩机的发展要求并充分利用CFD 技术作些探讨和研究。为了高效、快捷的完成离心压缩机的数值计算,本文针对离心压缩机的特点,开发了离心压缩机数值计算参数化软件,并基于此软件展开了大量的研究。首先,本文主要根据CFD 参与现代透平机械的要求,在深刻理解、熟悉了大型商业软件FLUENT 的基础上,采用面向对象技术和数据库技术,针对离心压缩机从设计、优化到方案确定,再到结果输出并进行数据库管理的全过程,进行了二次开发。利用开发的参数化软件大大节省了离心压缩机数值计算的时间。为了得到一台满足用户要求并且性能较好的离心压缩机,本文采用NREC 软件设计了高效的叶轮,并利用本文开发的参数化软件完成了方案的数值计算,通过数值计算结果与资料性能的对比,验证了压缩机数值计算的精度。通过对压缩机中内部流动问题、部件性能和损失情况的深入研究和分析,提出了相应的改进意见,得出了一个符合要求的压缩机方案,并给以后的压缩机设计、优化提供了参考。接着以双级压缩机为例对多级压缩机的数值计算过程中的重点、难点进行了研究和分析,并采用了并行计算...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软件功能介绍
的考虑并解决了这一问题，使得不管使用哪种蜗壳都能够比较顺利的自动完成。本文中考虑了六种常用的蜗壳型式，分别是对称圆蜗壳、梯型蜗壳、梨型蜗壳和三种偏心圆蜗壳。对于用户选定了一种蜗壳型式之后，软件会计算出能够确定蜗壳方案所需要的特征数据。然后软件会自动驱动日志文件来调用特征数据，从而在造型软件 GAMBIT 中生成蜗壳模型。2.2.7 扩压器模型常用的扩压器一般包括无叶扩压器和有叶扩压器。无叶扩压器和有叶扩压器除了在是否有导叶上的区别之外，在具体的模型处理中也有差别。无叶扩压器可以直接由叶轮的出口面、蜗壳进口面，再辅以两端面就可以包络而成；有叶扩压器必须通过整体切割的方式来完成，另外有叶扩压器的叶片也可以借用前面叶轮模块中的二维叶片的设计和成型部分。本文主要考虑的是两壁面平行的无叶扩压器。扩压器模型相对比较简单，为了保证整机模型在生成过程中的可行性、通用性，所以把扩压器部件的生成放在最后处理。至此，用于数值求解的整个离心压缩机的模型已经生成。图 2-2 是模型的设计与成型流程图：
行一定的字符串处理即可以得到各个要求的结果数据。不同的特殊命令的组合就可以取出相应感兴趣的数据，日志文件就是不同命令的集合[25]。另外对一些特征图像的处理也是采用同样的思路，其目的就是将一些手工过程中的操作进行 FLUENT 的程序化集成，从而节省研究人员在重复工作中得时间耗费。2.3.3 用户界面的开发随着计算机技术的发展，Windows 操作系统是当今操作系统的主流，它具有人性化的操作特点，界面友好，本参数化软件采用 Windows 操作系统。为适应软件快速开发的要求，采用面向对象技术（Object Oriented Programming）的开发工具 Powerbuilder，它的一个显著特点是具有拥有专利的数据窗口技术（Datawindow），它与数据库应用技术紧密配合，可以开发出出色的数据库应用软件[44]。现代企业中局域网基本已经普及，本系统在开发模式上采用 C/S 结构，选取运用广泛的 Microsoft SQL-Server 作为数据库管理平台，该种结构可以满足现代企业对于重要数据的管理和使用要求。下面列举了本软件中的两个界面，图 2-3 为叶轮的造型处理界面，图 2-4 为压缩机的外特性处理界面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]前倾角对离心压气机叶轮性能的影响[J]. 彭森,杨策,马朝臣,王航. 清华大学学报(自然科学版). 2005(02)
[2]离心压气机叶轮内部流动的数值研究:分流叶片的作用[J]. 戴韧,陈康民,王企鲲. 工程热物理学报. 2004(S1)
[3]《CAD/CAM与制造业信息化》杂志创刊十周年——“激情燃烧的十年”纪念特刊[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2004(12)
[4]不同工况对离心叶轮内部流场特性影响的实验研究[J]. 刘正先,赵衡,曹淑珍,谷传纲,苗永淼. 流体机械. 2004(10)
[5]叶片厚度分布对超窄流道离心叶轮性能的影响[J]. 王晓锋,席光,王尚锦. 西安交通大学学报. 2004(09)
[6]蜗壳进口周向来流的非均匀性对其流动影响的数值研究[J]. 王企鲲,戴韧,陈康民. 上海理工大学学报. 2004(03)
[7]数值求解中网格自适应加密和合并技术的研究[J]. 王瑞利,闫伟,林忠,温万治. 数值计算与计算机应用. 2004(02)
[8]CFD软件在工程流体数值模拟中的应用[J]. 潘小强,袁王景. 南京工程学院学报(自然科学版). 2004(01)
[9]含分流叶片的离心压缩机级内三维流场数值分析[J]. 刘瑞韬,徐忠,孙玉山. 应用力学学报. 2004(01)
[10]叶片数及分流叶片位置对压气机性能的影响[J]. 刘瑞韬,徐忠. 工程热物理学报. 2004(02)
本文编号：3533565
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软件功能介绍
的考虑并解决了这一问题，使得不管使用哪种蜗壳都能够比较顺利的自动完成。本文中考虑了六种常用的蜗壳型式，分别是对称圆蜗壳、梯型蜗壳、梨型蜗壳和三种偏心圆蜗壳。对于用户选定了一种蜗壳型式之后，软件会计算出能够确定蜗壳方案所需要的特征数据。然后软件会自动驱动日志文件来调用特征数据，从而在造型软件 GAMBIT 中生成蜗壳模型。2.2.7 扩压器模型常用的扩压器一般包括无叶扩压器和有叶扩压器。无叶扩压器和有叶扩压器除了在是否有导叶上的区别之外，在具体的模型处理中也有差别。无叶扩压器可以直接由叶轮的出口面、蜗壳进口面，再辅以两端面就可以包络而成；有叶扩压器必须通过整体切割的方式来完成，另外有叶扩压器的叶片也可以借用前面叶轮模块中的二维叶片的设计和成型部分。本文主要考虑的是两壁面平行的无叶扩压器。扩压器模型相对比较简单，为了保证整机模型在生成过程中的可行性、通用性，所以把扩压器部件的生成放在最后处理。至此，用于数值求解的整个离心压缩机的模型已经生成。图 2-2 是模型的设计与成型流程图：
行一定的字符串处理即可以得到各个要求的结果数据。不同的特殊命令的组合就可以取出相应感兴趣的数据，日志文件就是不同命令的集合[25]。另外对一些特征图像的处理也是采用同样的思路，其目的就是将一些手工过程中的操作进行 FLUENT 的程序化集成，从而节省研究人员在重复工作中得时间耗费。2.3.3 用户界面的开发随着计算机技术的发展，Windows 操作系统是当今操作系统的主流，它具有人性化的操作特点，界面友好，本参数化软件采用 Windows 操作系统。为适应软件快速开发的要求，采用面向对象技术（Object Oriented Programming）的开发工具 Powerbuilder，它的一个显著特点是具有拥有专利的数据窗口技术（Datawindow），它与数据库应用技术紧密配合，可以开发出出色的数据库应用软件[44]。现代企业中局域网基本已经普及，本系统在开发模式上采用 C/S 结构，选取运用广泛的 Microsoft SQL-Server 作为数据库管理平台，该种结构可以满足现代企业对于重要数据的管理和使用要求。下面列举了本软件中的两个界面，图 2-3 为叶轮的造型处理界面，图 2-4 为压缩机的外特性处理界面。
【参考文献】：
期刊论文
[1]前倾角对离心压气机叶轮性能的影响[J]. 彭森,杨策,马朝臣,王航. 清华大学学报(自然科学版). 2005(02)
[2]离心压气机叶轮内部流动的数值研究:分流叶片的作用[J]. 戴韧,陈康民,王企鲲. 工程热物理学报. 2004(S1)
[3]《CAD/CAM与制造业信息化》杂志创刊十周年——“激情燃烧的十年”纪念特刊[J]. CAD/CAM与制造业信息化. 2004(12)
[4]不同工况对离心叶轮内部流场特性影响的实验研究[J]. 刘正先,赵衡,曹淑珍,谷传纲,苗永淼. 流体机械. 2004(10)
[5]叶片厚度分布对超窄流道离心叶轮性能的影响[J]. 王晓锋,席光,王尚锦. 西安交通大学学报. 2004(09)
[6]蜗壳进口周向来流的非均匀性对其流动影响的数值研究[J]. 王企鲲,戴韧,陈康民. 上海理工大学学报. 2004(03)
[7]数值求解中网格自适应加密和合并技术的研究[J]. 王瑞利,闫伟,林忠,温万治. 数值计算与计算机应用. 2004(02)
[8]CFD软件在工程流体数值模拟中的应用[J]. 潘小强,袁王景. 南京工程学院学报(自然科学版). 2004(01)
[9]含分流叶片的离心压缩机级内三维流场数值分析[J]. 刘瑞韬,徐忠,孙玉山. 应用力学学报. 2004(01)
[10]叶片数及分流叶片位置对压气机性能的影响[J]. 刘瑞韬,徐忠. 工程热物理学报. 2004(02)
本文编号：3533565
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