離心壓縮機(jī)無(wú)葉擴(kuò)壓器的改進(jìn)新方法

《離心壓縮機(jī)無(wú)葉擴(kuò)壓器的改進(jìn)新方法》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第6卷第4期熱科學(xué)與技術(shù)Vol.6No.42007年12月JournalofThermalScienceandTechnologyDec.2007文章編號(hào):167128097(2007)0420336204離心壓縮機(jī)無(wú)葉擴(kuò)壓器的改進(jìn)新方法謝蓉,慈蕾,海洋,王曉放(大連理工大學(xué)能源與動(dòng)力學(xué)院,遼寧大連116024)摘要:研究了某高壓比離心壓縮機(jī)無(wú)葉擴(kuò)壓器的性能,提出在無(wú)葉擴(kuò)壓器輪盤側(cè)加裝一定高度機(jī)翼型導(dǎo)葉的改進(jìn)方法。結(jié)果表明,這種擴(kuò)壓器可以改善其內(nèi)部流動(dòng),提高自身的壓力恢復(fù)系數(shù)和效率,從而改善離心壓縮機(jī)的整級(jí)性能

2、。關(guān)鍵詞:離心壓縮機(jī);擴(kuò)壓器;輪盤側(cè)加裝機(jī)翼型導(dǎo)葉中圖分類號(hào):TH452文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A轉(zhuǎn)速59920r?min,擴(kuò)壓器出口設(shè)計(jì)總壓比0前言0.3502MPa,葉輪帶分流葉片,主、副葉片數(shù)各擴(kuò)壓器是離心式壓縮機(jī)一個(gè)級(jí)的重要組成元10片,無(wú)葉擴(kuò)壓器外徑250mm。件之一,主要分為有葉擴(kuò)壓器和無(wú)葉擴(kuò)壓器兩種。圖1顯示了對(duì)無(wú)葉擴(kuò)壓器改造:在輪盤側(cè)壁與有葉擴(kuò)壓器相比,無(wú)葉擴(kuò)壓器變工況性能較好,上加裝一定高度的機(jī)翼型導(dǎo)葉,其中葉片段直徑加工非常簡(jiǎn)單,但是流動(dòng)損失較大。只有改善擴(kuò)壓D3=170mm,D4=234mm,葉片數(shù)n

3、=19,葉片器內(nèi)氣流的流動(dòng)情況,才能進(jìn)一步提高氣體壓力,入口角0.42弧度,出口角0.785弧度。圖2是改獲得較高的整級(jí)效率。日本學(xué)者Yoshinaga等曾造后的子午流道結(jié)構(gòu)圖。做過(guò)帶半導(dǎo)葉片擴(kuò)壓器的研究,首先提出在無(wú)葉擴(kuò)壓器的輪蓋側(cè)加裝半高且等螺旋角葉型導(dǎo)葉的[1]新型擴(kuò)壓器,并進(jìn)行了大量試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)朱營(yíng)康等人也做過(guò)半高導(dǎo)葉擴(kuò)壓器的內(nèi)部流場(chǎng)計(jì)算和試[2]驗(yàn),但是他們只對(duì)輪蓋側(cè)加裝導(dǎo)葉的擴(kuò)壓器進(jìn)行大量研究,而沒(méi)有進(jìn)行在擴(kuò)壓器輪盤側(cè)加裝機(jī)翼型導(dǎo)葉的嘗試。對(duì)此,本文采用旋轉(zhuǎn)機(jī)械專用流體計(jì)算軟件Fine?Turbo,以

4、某高壓比離心壓縮機(jī)圖1機(jī)翼型導(dǎo)葉擴(kuò)壓器的無(wú)葉擴(kuò)壓器為研究對(duì)象,采用數(shù)值計(jì)算模擬的Fig11Airfoil2vanediffuser方法,計(jì)算、分析其內(nèi)部流場(chǎng)的分布規(guī)律,并針對(duì)半開式葉輪出口氣流不均勻流動(dòng)的特點(diǎn),采取在擴(kuò)壓器輪盤側(cè)加裝機(jī)翼型導(dǎo)葉的措施,對(duì)擴(kuò)壓器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。結(jié)果證實(shí)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)明顯改善了擴(kuò)壓器內(nèi)氣流的不均勻流動(dòng),提高了擴(kuò)壓器內(nèi)氣流的靜壓力和效率,也提高了離心壓縮機(jī)的級(jí)性能。1算例簡(jiǎn)介圖2改進(jìn)后的葉輪擴(kuò)壓器子午結(jié)構(gòu)圖本文計(jì)算的高壓比離心壓縮機(jī)的半開式葉Fig12Improvedmeridian

5、structuralofimpeller輪、擴(kuò)壓器主要設(shè)計(jì)參數(shù)為:質(zhì)量流量1.03kg?s,diffuser收稿日期:2005206220;修回日期:2007206226.基金項(xiàng)目:大連理工大學(xué)青年教師培養(yǎng)基金項(xiàng)目(2002).作者簡(jiǎn)介:謝蓉(19702),女,博士,副教授,主要從事流體機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)三元?dú)鈩?dòng)性能的數(shù)值模擬與研究、透平機(jī)械氣動(dòng)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化.?1994-2008ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http:

6、//www.cnki.net第4期謝蓉等:離心壓縮機(jī)無(wú)葉擴(kuò)壓器的改進(jìn)新方法3372計(jì)算方法和邊界條件Numeca公司開發(fā)的黏性流場(chǎng)計(jì)算軟件Fine?Turbo采用多塊?多重網(wǎng)格的計(jì)算技術(shù),可以快速計(jì)算各種復(fù)雜流場(chǎng),有多種可選擇的湍流模型和對(duì)流項(xiàng)離散格式,并使用時(shí)間相關(guān)法求解Reynolds時(shí)均方程。擴(kuò)壓器設(shè)計(jì)的好壞取決于是否和葉輪相匹配,是否最大可能地達(dá)到擴(kuò)壓效果,因此本文直接進(jìn)行葉輪與擴(kuò)壓器的連算。計(jì)算時(shí)選用Baldwing2Lomax代數(shù)湍流模型,對(duì)流項(xiàng)離散格式圖4子午面氣流絕對(duì)流動(dòng)情況采用中心差分并結(jié)合四

7、階耗散項(xiàng),時(shí)間推進(jìn)選用Fig14Absoluteflowonmeridianplane四階顯示Runge2Kutta方法;采有三重“V型”網(wǎng)為了形象顯示葉輪出口氣流在圓周方向和格循環(huán)計(jì)算,選擇CFL=3;當(dāng)計(jì)算迭代5000次-5軸向扭曲的程度,可以用回轉(zhuǎn)面氣流出口角度時(shí),殘差為10,認(rèn)為計(jì)算已收斂。(arctg(Vr?Vt))來(lái)描述。圖5～9是氣流角分布曲計(jì)算邊界條件:進(jìn)口給定軸向進(jìn)氣、質(zhì)量流線圖,橫坐標(biāo)單位均是米,縱坐標(biāo)單位均是弧度。量、靜溫;出口邊界給定靜壓;固壁選擇絕熱邊界。圖5顯示的是主葉片與副葉片組成

8、的流道3計(jì)算結(jié)果分析中,氣流在葉輪出口截面處回轉(zhuǎn)面內(nèi)氣流角沿周向的分布?？梢钥闯?在主、副葉片流道出口,流道3.1葉輪出口氣流分析兩側(cè)出口氣流角較大,靠吸力面方向的氣流出口氣流在旋轉(zhuǎn)葉輪的影響下,由最初單一的軸角度較小。圖6是主葉片與副葉片組成的流道中,向流動(dòng)變成出口為徑向、軸向和圓周方向的合成[3]流動(dòng),且氣流在葉輪出口處的流動(dòng)分布不均勻。對(duì)于半開式葉輪,流動(dòng)不均勻程度更大。圖3和4