大流量系數(shù)離心壓縮機(jī)級(jí)間影響的數(shù)值研究.pdf

1、離心壓縮機(jī)具有壓比高、穩(wěn)定運(yùn)行工況寬以及結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域中。隨著成套裝置走向大型化，離心壓縮機(jī)正朝著大流量系數(shù)和高壓比的方向發(fā)展。因此，高性能大流量系數(shù)基本級(jí)研發(fā)以及級(jí)間影響問題的研究受到了高度關(guān)注和重視。
　　離心葉輪設(shè)計(jì)時(shí)一般假設(shè)氣流均勻來流，不考慮預(yù)旋。但對(duì)于多級(jí)離心壓縮機(jī)而言，上一級(jí)以及采用徑向進(jìn)氣裝置的出口氣流場(chǎng)是不均勻的且具有一定程度的旋繞，大流量系數(shù)基本級(jí)更是如此。在進(jìn)口畸變條件下，下一

2、級(jí)的工作點(diǎn)將偏離設(shè)計(jì)工況，進(jìn)而會(huì)影響整機(jī)的氣動(dòng)性能。進(jìn)口畸變?nèi)绾斡绊懥鲌?chǎng)和性能以及如何控制畸變是提高多級(jí)離心壓縮機(jī)氣動(dòng)性能的關(guān)鍵問題之一.
　　本文以大流量系數(shù)雙級(jí)離心壓縮機(jī)為研究對(duì)象，采用CFD方法對(duì)其級(jí)間影響問題進(jìn)行研究。通過兩級(jí)聯(lián)算以及不同進(jìn)氣條件下第二級(jí)的單獨(dú)計(jì)算，研究第一級(jí)出口氣流參數(shù)的分布特點(diǎn)及形成原因，對(duì)比分析兩級(jí)聯(lián)算、均勻進(jìn)氣以及其它來流條件下第二級(jí)的外特性與內(nèi)部流場(chǎng)，獲得多級(jí)環(huán)境下前一級(jí)出口畸變氣流對(duì)于后一級(jí)工作

3、特性的影響規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明:在非均勻來流情況下，第二級(jí)葉輪內(nèi)二次流的堆積和摻混損失顯著增加，性能曲線偏離設(shè)計(jì)曲線，同時(shí)有效工況范圍變小，尤其在大流量處，阻塞工況明顯提前。設(shè)計(jì)點(diǎn)處，兩級(jí)環(huán)境下第二級(jí)的多變效率比均勻來流時(shí)下降了4.89％。
　　此外，對(duì)于本文研究的葉輪，第一級(jí)出口氣流的徑向畸變比周向畸變對(duì)第二級(jí)性能的影響更顯著。不同預(yù)旋來流對(duì)葉輪葉片做功能力的影響主要體現(xiàn)在葉片的入口段，負(fù)預(yù)旋比重較大的來流使得葉片入口段載荷變大。

4、相比較而言，不同預(yù)旋來流對(duì)葉片載荷分布的影響是從葉根到葉頂逐漸增大的。第一級(jí)出口畸變氣流對(duì)第二級(jí)性能的影響以葉輪和擴(kuò)壓器最為明顯，而對(duì)后面彎道和回流器等靜止部件的影響相對(duì)較小。另外，本文采用串列葉片回流器的優(yōu)化方案改善了第一級(jí)出口流場(chǎng)的均勻性，提高了下一級(jí)的性能。
　　本文除了開展數(shù)值計(jì)算工作外，還對(duì)級(jí)間影響的實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)。由于受實(shí)驗(yàn)臺(tái)限制，只能進(jìn)行單葉輪旋轉(zhuǎn)實(shí)驗(yàn)。為了實(shí)現(xiàn)級(jí)間影響研究，故采用靜止導(dǎo)葉代替第一級(jí)葉輪和擴(kuò)壓器葉