离心压缩机末级扩压器与排气蜗壳集成优化

通过对离心压缩机末级不同D4/D2条件下的整级模型进行数值模拟,研究无叶扩压器出口直径与叶轮直径之比D4/D2对整级性能的影响。研究结果表明：D4/D2值对整级性能有较大影响,并存在一个使级效率最高的最佳D4/D2值,下游部件排气蜗壳对该值有较大的影响。     

基于CFD的离心压缩机整级性能优化设计

本文采用CFD技术研究离心压缩机整级性能优化设计方法.首先用一元理论进行初始设计,应用全三维流场分析的方法分析叶轮、扩压器以及回流器叶片参数变化对压缩机性能的影响.在此基础上,对主要几何参数进行了优化设计.研究结果表明;通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶片的角度,可以使压缩机的最大效率和工况范围均得到改善.对于本模型的压缩机,效率可提高3％以上.优化设计后压缩机整级气动性能得到明显改善.     

无叶扩压器对离心压缩机流场及性能影响的数值研究

采用自编的CFD程序数值研究了无叶扩压器对离心压缩机流场及气动性能的影响.采用当地时间步长、多重网格以及隐式参差光顺等技术来加速收敛,以质量流量来代替出口静压的出口边界条件,使出口静压在计算过程中与给定的流量工况自动匹配,大大节省了计算时间.对Krain叶轮后带等面积与直壁两种形式的无叶扩压器离心压缩机内部流场进行了计算与分析,结果表明:直壁型无叶扩压器离心压缩机的效率低于等面积无叶扩压器离心压缩机的效率;直壁型无叶扩压器使得叶轮出口的流动出现分离;扩压器的形式对离心叶轮的整体气动性能影响并不大;在进行离心叶轮数值研究时,叶轮后的延伸区最好采用等面积无叶扩压器,以尽量减小无叶扩压器所引起的计算误差.     

混合制冷剂离心压缩机叶轮设计与研究

以N_2、CH_4、C_2H_4、C_3H_8、C_4H_(10)、i-C_4H_(10)六元混合制冷剂离心压缩机为研究对象,对混合制冷剂用离心压缩机叶轮进行研究与分析,完成冷剂压缩机叶轮及扩压器的一维方案设计和子午流道修正;通过数值模拟方法对改变甲烷含量的六元混合制冷剂在叶轮流动过程中的物性参数变化进行分析,研究六元混合制冷剂中甲烷含量对叶轮出口压力场、速度场及压缩机多变效率的影响。结果表明设计叶轮满足性能要求,混合制冷剂中甲烷含量过多会增加压缩机功耗,降低多变效率,数值模拟结果为叶轮增压过程中的混合制冷剂配比研究提供参考。     

叶片扩压器对小流量模型级性能的影响

在某离心压缩机小流量模型级叶片扩压器的基础上,改变其叶片的位置和长短,并分别进行数值模拟,通过分析计算结果,研究叶片扩压器对模型级性能的影响.结果表明,叶片扩压器的位置对整级性能有一定影响.     

离心压缩机低压段首级流场试验研究

目前国内在离心压缩机级或段中各部件的性能试验研究较少,本文对多级离心压缩机低压段首级叶轮的流场测量进行试验研究,计算叶轮和扩压器组合部件的性能,了解低压段首级内部流动情况,分析首级叶轮性能对低压段性能的影响。流场测试结果与数值计算进行对比验证,两种方法数据趋势相同,曲线大体吻合,说明数值计算比较准确。通过对叶轮及扩压器性能的试验研究,发现其在离心压缩机产品试验检测过程中,起到非常重要的作用。     

含分流叶片的离心压缩机级的数值分析

对含分流叶片的离心压缩机级进行了三维数值试验.重点分析了叶轮、扩压器和蜗壳部件中的流动特征,另外,数值计算的结果表明:离心叶轮分流叶片的位置、扩压器宽度,以及蜗壳型式等方面的不同选择都会对压缩机的性能造成一定的影响.最后对数值计算的精度进行了分析说明.     

离心压缩机级的数值试验及分析

在自行开发的离心压缩机建模参数化软件平台上，对含分流叶片的离心压缩机级进行了数值试验，给出了级的总性能曲线和叶轮出口流场分布等结果。结果表明：离心叶轮分流叶片的位置、叶片出口的形状、扩压器宽度，以及蜗壳型式等方面的不同选择都会对压缩机的性能造成明显的影响。     

长叶片扩压器稠度对气动性能影响研究

以某离心压缩机为研究对象,通过改变长叶片扩压器的叶片数和叶片弦长2种方式对叶片稠度进行改变,利用数值模拟方法,以最大效率和稳定工作范围为判断依据,结合特性曲线,针对长叶片扩压器稠度的变化范围,分析了长叶片稠度的改变对离心压缩机气动性能的影响。得出如下结论:针对长叶片扩压器,不同于传统对扩压器最优稠度的选择,扩压器的稠度值在1.203 3附近时离心压缩机能达到较高的等熵效率和压比,同时具有较宽的稳定工作范围。     

离心压缩机级半开式叶轮采用无叶和串列扩压器的性能分析

使用CFD软件对某高能头半开式离心压缩机的级,在分别采用无叶扩压器和串列扩压器时进行了流动模拟和性能分析,给出了两种情况下的流场分布和性能比较。结果表明,在高能头系数的级中采用串列扩压器可以有效地改善叶轮出口流场,减少流动损失,提高压力恢复系数和级效率。     

离心压缩机排气蜗壳内部流动分析与优化

利用计算流体动力学专业软件NUMECA对某离心压缩机末级流场(包括闭式叶轮、无叶扩压器、排气蜗壳)进行三维粘性流动的数值计算分析.以计算结果为依据,对等宽变高式排气蜗壳进行了优化设计,末级效率提高约4.5%.将改进方法用于另一台压缩机组的末级排气蜗壳,末级效率同样提高4.5%,由此总结出"焊接式排气蜗壳气动设计规范",并将其应用于另一类典型的焊接式排气蜗壳--等高变宽式排气蜗壳的优化设计,末级效率提高约3%.大量的数值试验证明,所提出的设计方法具有很好的通用性,可以推广应用于所有的焊接式排气蜗壳设计.     

特小比转数的后向离心通风机的研究与开发

针对一台比转数为9的前向通风机，保持风机设计参数和叶轮直径不变，改为后向通风机来提高性能。利用气动性能数值预估对叶轮和蜗壳的主要参数进行优化后，再对无叶扩压器的大小和叶轮与蜗壳的相对位置进行优化，减少摩擦损失，最终得到的后向通风机测试结果，全压和效率均提高了11％。     

斜流压缩机转子与蜗壳匹配的内流分析

用时均N—S方程对包含斜流叶轮、无叶扩压器与蜗壳一体的斜流压气机进行了整机计算。通过特定截面的不同流动谱图，初步比较了3种不同结构的蜗壳和扩压器的配置方式，讨论了这种型式的斜流压缩机转子子午面流动状况，为叶轮流道及其匹配设计提供了依据。并将转子出口的计算结果和实验值进行了比较。计算得到的子午面流线分布、转子上下游的子午面速度分布与设计值较吻合。     

A novel clocking effect between inlet bend and volute in an automotive turbocharging system

Numerical methods were carried out on a turbocharger compressor with inlet bent pipe to research a novel clocking effect between the inlet bend and the volute. It was found that the clocking effect with 3.4 percent of variations (1.9 percentage points) in compressor efficiency positively exists at the research point near chock. The reason for the changed efficiency loss is that the inlet bend induces a serious distortion of approaching flow to impeller inlet on one hand, and the downstream volute causes a circumferentially non-uniform distribution of pressure in vaneless diffuser. By adjusting the clocking positions between inlet bend and volute, not only is the unsteadiness of the flow rate through single impeller channel changed, but the uniformity of the incoming flow at the vaneless diffuser inlet is modulated as well. It is the dominant reason for the novel clocking effect that the bad uniformity causes more flow loss in both diffuser and volute.

     

不同扩压器形式对叶轮内流动影响的研究

针对离心式压缩机模型级进行了数值模拟,与试验结果对比验证了计算模型的正确性,用无叶扩压器代替叶片扩压器在相同的边界条件下进行流场数值模拟,根据模拟结果对比分析了两种情况下叶轮内部的流动特征,揭示了叶片扩压器和无叶扩压器对离心式压缩机级内流场的影响规律.     

Exit flow measurements of a centrifugal pump impeller

Discharge flows from a centrifugal pump impeller with a specific speed of 150 [rpm, m³/min, m] were experimentally investigated. A large axisymmetric collector instead of a volute casing was installed to obtain circumferentially uniform flow, i.e. without interaction of the impeller and the volute. The unsteady flow was measured at the impeller exit and vaneless diffuser using a hot film probe and a pressure transducer. The flow at impeller exit showed pronounced jet-wake flow patterns. The wake, which was on the suction/hub side at high flow rate, became enlarged pitchwisely on both the hub and the shroud side as the flow rate decreases. The pitchwise non-uniformity of the flow rapidly decreased along the downstream and the nonuniformity almost disappeared at radius ratio of 1.18 for medium flow rate. The mean vaneless diffuser flow was reasonably predicted using a one dimensional analysis when an empirical constant was used to specify the skin friction coefficient. The data can be used for a centrifugal pump impeller design and validation of CFD codes and flow modeling.     

离心压缩机机壳在基频气动力激励下的振动噪声研究

研究了离心压缩机机壳在内部基频气动力激励下的振动辐射噪声。考虑机壳与轮盘、轮盖之间的间隙,采用SSTk-co湍流模型模拟了离心压缩机的整机三维非定常流场,得到蜗壳内表面的脉动压力,然后将脉动压力的基频部分加载到蜗壳上,模拟离心压缩机蜗壳在非定常气动力激励下的振动噪声。研究表明：机壳内壁面基频压力脉动主要分布在无叶扩压器靠近叶轮出口一侧;机壳主要基频振动噪声源位于蜗壳靠近出口管道一侧;该离心压缩机机壳基频振动位移幅值很小,最大振动位移仅为11．8×10^-9m,因此可以忽略机壳的基频振动对离心压缩机运行安全性的影响。