離心壓氣機寬無葉擴壓器旋轉(zhuǎn)失速的誘發(fā)機理研究.pdf

1、微型燃氣輪機廣泛用于小型分布式發(fā)電及冷熱電聯(lián)供，其中離心壓氣機是微型燃氣輪機中的重要設備之一，離心壓氣機在小流量工況下運行時會產(chǎn)生如旋轉(zhuǎn)失速、喘振等非穩(wěn)定流動現(xiàn)象。擴壓器是離心壓氣機中的重要組成部件，寬無葉擴壓器在較大的工作范圍具有較高的效率因而應用廣泛。因此研究離心壓氣機寬無葉擴壓器內(nèi)部的失速誘發(fā)機理，對失速的主動控制及擴壓器的優(yōu)化設計具有重要意義。
　　本文以帶寬無葉擴壓器的離心壓氣機為研究對象，對不同流量下擴壓器內(nèi)的流場進行

2、研究。結(jié)果表明：無葉擴壓器回流區(qū)首先出現(xiàn)在擴壓器盤側(cè)，隨著流量系數(shù)的減小回流區(qū)在盤側(cè)消失而出現(xiàn)在蓋側(cè)，流量系數(shù)進一步降低，擴壓器兩側(cè)壁面都出現(xiàn)回流區(qū)，蓋側(cè)回流出現(xiàn)在擴壓器入口處，盤側(cè)回流則擴展到擴壓器出口。由于壁面邊界層分離渦及出口回流的存在，無葉擴壓器內(nèi)核心流發(fā)生畸變，繼而誘發(fā)旋轉(zhuǎn)失速。由模擬結(jié)果可知無葉擴壓器內(nèi)回流區(qū)和旋轉(zhuǎn)失速沒有必然的聯(lián)系，回流區(qū)出現(xiàn)不一定導致旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生。無葉擴壓器入口流動角隨著流量系數(shù)的降低而減小，無葉擴壓器

3、越寬，入口臨界角對流量系數(shù)的變化越敏感。
　　對離心壓氣機失速狀態(tài)進行非穩(wěn)態(tài)模擬，研究失速工況下無葉擴壓器的流動特征。得到如下結(jié)論：當無葉擴壓器寬度比為0.141，失速發(fā)生時擴壓器入口臨界流動角為12.3°，擴壓器內(nèi)失速團旋轉(zhuǎn)速度為0.42倍葉輪轉(zhuǎn)速，失速團數(shù)目為1，當流量系數(shù)進一步下降失速團個數(shù)由1個增大到4個。無葉擴壓器寬度比為0.182時，失速發(fā)生時擴壓器入口臨界流動角為9.98°，擴壓器內(nèi)失速團旋轉(zhuǎn)速度為0.38倍葉輪轉(zhuǎn)速