离心压气机内流分析及扩压器的优化设计

论文摘要

离心压气机由于其具有高压力、运行范围广宽、结构简单、易于维护等特点，被广泛应用于石油化工、航空航天、能源动力等行业，并发挥着重要作用。随着我国能源问题的日益严峻，因此提高离心压气机的研究和设计水平，来提高其效率和增加其运行工况范围已显得格外重要。由于叶轮机械内部流动的复杂性，通过实验手段来完成设计优化所需的时间周期较长，随着计算流体动力学的发展，运用CFD软件进行数值模拟能有效的缩短设计研发周期，并能节省大量的试验费用，现已在得到了很广泛的应用。本文首先运用CFD软件对Krain叶轮进行数值模拟，计算其在不同转速下的性能特性，通过与文献中给出的实验数据进行对比分析，验证计算方法的可行性，经验证，该计算方法可以应用于本文的计算工作。以某离心压气机模型级为基础，分析其在不同工况下的内部流动分布情况。以原始翼型扩压器为基础，通过改型设计几款不同翼型的扩压器，分析其内部流动特性和外部性能曲线，为扩压器翼型的选取工作提供一定的参考意见。对楔形扩压器采取切削尾缘和缩短弦长的办法进行优化，分析其内流和外部流动特性曲线，来研究不同楔形扩压器对压气机性能的影响。最后，通过改变原始翼型扩压器的叶片进口半径来改变无叶扩压段长度，分析其内流和外部流动特性曲线，研究无叶扩压段长度对级性能和级内部流动情况的影响，为无叶扩压段的选择和离心压气机叶轮和扩压器间的干涉问题研究提供一定的参考依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 2 计算方法验证
• 2.1 引言
• 2.2 方法验证
• 2.3 小结
• 3 离心压气机的计算方法及翼型优化
• 3.1 研究对象介绍
• 3.2 离心压气机的主要性能参数
• 3.3 网格无关性验证
• 3.4 扩压器翼型优化方法
• 3.5 结果分析
• 3.6 小结
• 4 楔形扩压器优化
• 4.1 引言
• 4.2 楔形扩压器优化方法
• 4.3 结果分析
• 4.4 小结
• 5 不同无叶扩压段长度对压气机性能的影响
• 5.1 引言
• 5.2 r3/r2 对压气机性能影响研究
• 5.3 计算模型
• 5.4 结果分析
• 5.5 不同工况下压气机性能的分析
• 5.6 小结
• 6 本文总结和展望
• 6.1 工作总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 作者硕士期间所发表的论文