離心壓縮機擴壓器氣動損失機理及動靜干涉現(xiàn)象研究.pdf

1、離心壓縮機廣泛應用于石化工業(yè)，航空發(fā)動機以及燃氣輪機中。由于石化工業(yè)規(guī)模的擴大以及機械設備大型化和節(jié)能化的發(fā)展趨勢，大流量系數(shù)(流量系數(shù)超過0.15)離心壓縮機模型級的研究得到了廣大學者們的重視。目前國外生產(chǎn)的離心壓縮機模型級最大流量系數(shù)為0.24，而國內(nèi)流量系數(shù)為0.18以上的離心壓縮機模型級還處于空白。
　　大流量系數(shù)離心壓縮機模型級的主要特點是其葉輪出口寬度大，流場不均勻性高，進而造成擴壓器入口流動的復雜程度較高，給擴壓器的

2、氣動設計造成極大的困難。
　　本文以設計流量系數(shù)為0.2的離心壓縮機模型級擴壓器為目標，針對該大流量系數(shù)離心葉輪出口流場的不均勻特性，采用數(shù)值分析和實驗驗證相結(jié)合的方法，研究不同型式擴壓器的氣動損失機理和動靜部件之間壓力脈動現(xiàn)象產(chǎn)生的原因及來源。
　　本文研究內(nèi)容主要分為四個方面:
　　一、簡化間隙密封結(jié)構(gòu)時無葉擴壓器模型級的定常模擬方案研究。首先對簡化間隙密封結(jié)構(gòu)時替代物面旋轉(zhuǎn)高度對整級性能預報的影響進行分析。將分析

3、結(jié)果與考慮間隙密封結(jié)構(gòu)時的計算結(jié)果和實驗結(jié)果對比，得出簡化間隙密封結(jié)構(gòu)時替代物面旋轉(zhuǎn)高度的合理取值范圍。其次對無葉擴壓器模型級定常數(shù)值模擬中混合平面位置的影響進行研究，對比非定常計算結(jié)果和實驗結(jié)果，引入畸變因子判斷混合平面位置取值的合理性。
　　二、不同徑向高度的旋轉(zhuǎn)無葉擴壓器對葉輪出口流場中渦系結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律研究。通過與靜止無葉擴壓器葉輪出口的渦系結(jié)構(gòu)進行對比，揭示其改善葉輪出口流場均勻性和提升整級性能的物理機理。
　　三

4、、不同擴壓器型式包括單列葉片擴壓器、半高葉片擴壓器和串列葉片擴壓器內(nèi)的渦系結(jié)構(gòu)和氣動損失機理研究。揭示這三種型式葉片擴壓器的流場特性，并對流量系數(shù)為0.2的離心壓縮機模型級原葉片擴壓器的氣動性能進行改進研究。
　　四、通過對0.109流量系數(shù)的離心壓縮機模型級單流道非定常數(shù)值計算結(jié)果和實驗結(jié)果的對比，驗證了單流道非定常數(shù)值計算結(jié)果的可靠性。在此基礎上，對流量系數(shù)為0.2的模型級動靜干涉現(xiàn)象進行數(shù)值研究，分析其壓力脈動產(chǎn)生的原因以及