基于速度分布控制的離心葉輪三維氣動優(yōu)化設計方法的研究.pdf

1、離心式葉輪機械是流體機械中應用最廣泛的類型之一，大量應用于冶金、礦山、化工、土木等一般工業(yè)領(lǐng)域以及航空、電站、船艦等高端領(lǐng)域，在國民經(jīng)濟尤其是國家工業(yè)體系中占據(jù)重要的地位。隨著節(jié)能減排在促進可持續(xù)發(fā)展中的重要性日益凸顯，在保證生產(chǎn)或生活的同時降低能源消耗就必須著手于提高能源利用率。提高離心式葉輪機械的氣動性能能可觀地降低其應用領(lǐng)域整體的能源消耗。本文在總結(jié)現(xiàn)有三維葉片優(yōu)化理論及方法的基礎(chǔ)上，進一步改進三維葉片優(yōu)化理論與方法，使優(yōu)化模型更

2、加完善。
　　本文提出的離心葉輪優(yōu)化設計方法從造成離心葉輪流動損失的根源出發(fā)，通過控制葉輪流道內(nèi)的邊界層增長與分離、二次流與分層效應對離心葉輪中普遍存在的射流尾流結(jié)構(gòu)進行控制，從而減少葉輪的流動損失提高流動效率。研究表明，葉輪流道內(nèi)合理的速度分布對控制流道內(nèi)上述流動效應至關(guān)重要。在總結(jié)前人研究工作的基礎(chǔ)上，選取了如下參數(shù)來建立葉輪流道內(nèi)合理的速度分布模型:通過平均相對速度最大減速比及其位置，建立平均相對速度沿流線的分布模型;通過吸

3、力面上的最大載荷系數(shù)及其位置，建立吸力面相對速度的分布模型。優(yōu)化設計方法還考慮了氣體的壓縮性，提高優(yōu)化設計結(jié)果的準確性，優(yōu)化設計的判定依據(jù)是邊界層最薄，在計算邊界層時，建立了考慮葉輪旋轉(zhuǎn)與葉片曲率可壓縮邊界層計算方程，保證了邊界層計算的精準度。在葉片成型時采用流線曲率法，流道內(nèi)最優(yōu)相對速度分布確定的同時可以方便地確定葉片的三維型線，從而完成葉片優(yōu)化設計。
　　編寫出三維葉片優(yōu)化設計程序后，經(jīng)過調(diào)試運行最終優(yōu)化設計出三維葉片，并進行