非均勻速度入流的徑流式擴(kuò)壓器流動(dòng)機(jī)理研究.pdf

1、離心葉輪出口流速沿展向存在明顯的差異，使得下游的擴(kuò)壓器內(nèi)部流動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，擴(kuò)壓器性能惡化和工作范圍變窄，嚴(yán)重制約了離心壓氣機(jī)性能的提升。為了掌握葉輪出口流動(dòng)對(duì)擴(kuò)壓器內(nèi)部流場(chǎng)的影響機(jī)理并提出相應(yīng)解決方案，本文對(duì)展向速度線性分布的入流下擴(kuò)壓器的性能和流場(chǎng)結(jié)構(gòu)展開(kāi)了研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　1.研究了進(jìn)口延伸段內(nèi)氣流角變化規(guī)律及對(duì)擴(kuò)壓器流動(dòng)的影響，建立了其長(zhǎng)度的確定方法
　　研究了無(wú)葉延伸段內(nèi)流動(dòng)發(fā)展，其附面層流體流經(jīng)邊界條件引

2、起的順壓梯度和通道擴(kuò)張的逆壓梯度，氣流角先減小后增大；主流內(nèi)氣流角先略增后在附面層增長(zhǎng)的影響下減小，從徑向速度和周向速度兩方面對(duì)氣流角變化原因進(jìn)行詳盡分析。研究發(fā)現(xiàn)附面層內(nèi)過(guò)大的氣流角會(huì)使下游葉片擴(kuò)壓器通道內(nèi)產(chǎn)生強(qiáng)烈的二次流引發(fā)分離。結(jié)合工作狀態(tài)和結(jié)構(gòu)尺寸及下游葉片對(duì)無(wú)葉延伸段氣流角的影響的研究，建立了具有通用性的延伸段長(zhǎng)度確定方法。
　　2.揭示來(lái)流速度沿展向線性分布造成擴(kuò)壓器性能惡化和流動(dòng)結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理并試驗(yàn)驗(yàn)證
　　對(duì)

3、均勻與非均勻入流情況下葉片式擴(kuò)壓器的性能和內(nèi)部細(xì)致流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算與分析，研究了來(lái)流沿展向速度非均勻分布對(duì)葉片擴(kuò)壓器性能和流動(dòng)特征的影響，通過(guò)壓力梯度的對(duì)比分析得出流動(dòng)結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理，并設(shè)計(jì)單側(cè)擴(kuò)張通道試驗(yàn)系統(tǒng)，試驗(yàn)驗(yàn)證流動(dòng)機(jī)理分析的正確性。來(lái)流非均勻時(shí)，擴(kuò)壓器展向各個(gè)流面間相互影響，壓力分布趨向進(jìn)口馬赫數(shù)為展向平均值的流層，低馬赫數(shù)入流層以較低的動(dòng)能承受相對(duì)更高的壓力阻力，其葉背產(chǎn)生新的流動(dòng)分離特征，嚴(yán)重的分離堵塞使得擴(kuò)壓器性能變差，

4、擴(kuò)壓程度下降近4％，損失增加約0.7%。
　　3.探索適應(yīng)展向速度非均勻的入流的掠形葉片，并分析性能提高的原理
　　提出后掠型葉片擴(kuò)壓器的設(shè)計(jì)方法，對(duì)不同掠角的后掠型葉片擴(kuò)壓器性能數(shù)值模擬，通過(guò)對(duì)比分析直葉片和掠葉片擴(kuò)壓器性能和流場(chǎng)結(jié)構(gòu)，得出掠形狀可以使葉片前緣加速情況發(fā)生變化，改變流動(dòng)初始最大逆壓力梯度值，流動(dòng)因此更加容易。
　　4.設(shè)計(jì)了全環(huán)形徑流擴(kuò)壓器試驗(yàn)臺(tái)，為開(kāi)展后續(xù)實(shí)驗(yàn)工作建立基礎(chǔ)
　　設(shè)計(jì)全環(huán)徑流葉片