引气再循环对高压比离心压气机性能影响仿真研究

发布时间：2017-05-10 21:07

  本文关键词：引气再循环对高压比离心压气机性能影响仿真研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：高性能的涡轮增压器要求离心压气机具有高压比，高通流能力，高效率和良好的工作稳定性，而高压比的离心压气机往往通流能力差，稳定工作范围窄，论文针对此问题设计了适合高压比离心压气机的引气再循环系统，，并研究了引气再循环各结构尺寸对离心压气机性能的影响。论文工作主要包括以下几个部分： （1）以一款最大压比为5.2的高压比离心压气机为基础，采用NUMECA商业软件，通过数值模拟得到了离心压气机叶轮和带叶片扩压器的压气机高、中、低转速的压气机特性线。得出了仿真计算中湍流边界和堵塞边界的判断方法。 （2）针对该高压比离心压气机给定了不同结构尺寸的引气再循环。通过仿真计算研究了不同结构尺寸的引气再循环对于拓宽高压比离心压气机稳定工作范围和增大离心压气机喘振裕度的作用。 （3）通过对不同结构尺寸的引气再循环数值模拟，得到对本离心压气机较好的结构尺寸。通过数值模拟得到带引气再循环的压气机高、中、低转速的压气机特性线。带引气再循环的压气机与不带引气再循环的压气机对比，得到引气再循环对拓宽高压比离心压气机稳定工作范围和增大离心压气机喘振裕度的作用。 （4）通过对离心压气机内部流场分析，发现带引气再循环装置的离心压气机叶轮入口相对马赫数分布更加均匀，削弱主叶片前缘的局部流动加速，叶片入口正攻角变小，抑制了叶片表面的边界层分离。 本文研究了引气再循环对高压比离心压气机的影响，在采用引气再循环以后，整个离心压气机各转速下稳定工作范围平均拓宽15%以上，喘振裕度最大增加11%，效率下降平均小于1.5%，在离心压气机效率下降较小的情况下拓宽了稳定工作范围和喘振裕度。
【关键词】：高压比离心压气机 引气再循环 数值仿真
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH452
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-17
• 1.1 拓宽离心压气机稳定工作范围的研究背景10-11
• 1.2 拓宽离心压气机稳定工作范围的研究方法11-12
• 1.3 国内外关于拓宽高压比离心式压气机工作范围的研究12-14
• 1.4 CFD 在叶轮机械中的应用14-15
• 1.4.1 CFD 的介绍14
• 1.4.2 CFD 方法在叶轮机械研究中的应用14-15
• 1.4.3 NUMECA 软件介绍15
• 1.5 论文主要研究内容15-17
• 第2章 带引气再循环的压气机模型的建立17-36
• 2.1 离心压气机计算模型17-25
• 2.1.1 基本控制方程17-18
• 2.1.2 湍流模型18-21
• 2.1.3 数值求解方法21
• 2.1.4 网格的划分21-25
• 2.2 离心压气机数值仿真模型的建立25-35
• 2.2.1 压气机几何模型的建立25-28
• 2.2.2 计算域的确定28
• 2.2.3 计算网格的划分28-30
• 2.2.4 网格数的独立性分析30-33
• 2.2.5 计算模型参数设定33-35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 离心压气机数值仿真计算和结果分析36-48
• 3.1 高压比离心压气机叶轮数值计算36-39
• 3.1.1 压气机叶轮的网格划分和计算参数36-37
• 3.1.2 离心压气机叶轮计算结果37-39
• 3.2 带叶片扩压器的离心压气机数值计算39-47
• 3.2.1 带叶片扩压器的离心压气机网格划分39-40
• 3.2.2 带叶片扩压器的离心压气机计算结果40-42
• 3.2.3 带叶片扩压器的离心压气机流场分析42-45
• 3.2.4 数值计算中关于喘振和堵塞的判断45-47
• 3.3 本章小结47-48
• 第4章 离心压气机引气再循环结构参数的确定48-62
• 4.1 不同结构尺寸的引气再循环的离心压气机流场计算48-52
• 4.1.1 引气再循环的几何结构48-49
• 4.1.2 带引气再循环的压气机网格划分和边界条件设定49-52
• 4.2 引气再循环各结构参数对离心压气机性能的影响52-61
• 4.3 本章小结61-62
• 第5章 引气再循环对离心压气机性能影响的计算分析62-77
• 5.1 具有引气再循环的离心压气机计算结果与试验值的对比62-64
• 5.2 引气再循环对离心压气机性能的影响64-74
• 5.3 引气再循环的离心压气机流场分析74-76
• 5.4 本章小结76-77
• 结论77-79
• 参考文献79-84
• 致谢84

【参考文献】

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本文编号：355457