蜗壳冷却对增压器压气机性能的影响分析

本文采用ANSYS-CFX对压气机进行三维流动数值模拟,获得了采用蜗壳冷却技术和不采用冷却技术两种情况下的压力和温度的三维流场分布情况,分析了蜗壳冷却技术对压气机流场的影响。结果表明,模拟计算结果与原机试验所测得的结果基本吻合,采用蜗壳冷却技术可以降低压气机出口空气的温度,增大出口空气的压力,进而提高增压器的充气密度,改善了增压器的性能,并为压气机蜗壳冷却技术的优化和改进提供参考。     

航改燃机排气蜗壳分段式扩压器设计方法研究

利用数值计算方法(CFD)建立排气蜗壳内三维流动数学模型模拟分析总压损失来源，在不改变其几何尺寸的前提下，提出航改燃机排气蜗壳分段式扩压器设计方法，并将采用该方法设计的排气蜗壳的结果与原型进行比较，结果表明：在设计工况下，采用分段式扩压器设计方法设计的排气蜗壳使总压损失系数降低19.23%,并通过流场分析揭示了分段式扩压器改善其气动性能的原理。     

增压器压气机水冷蜗壳设计及其内部流场分析

提出对柴油机涡轮增压器的压气机进行冷却的方法——在原压气机蜗壳外部加装散热片与冷却水道,从冷却系统散热器后取水,实现增压与中冷的集成。建立离心式压气机整级物理模型,根据基于有限元的有限体积法,采用全隐式多网格耦合求解技术对不同冷却程度下的压气机内部非定常流动进行三维CFD模拟,考察了蜗壳内部压力场、速度场与气体密度的分布,为高原进气水冷需求论证提供参考,增压台架试验验证了模拟的准确性。研究结果表明:若冷却水可以使压气机出口温度降低10.3℃,压比最大增加11.8%,效率增加11.1%,气体密度最大增加12.8%;同时,流场沿蜗壳流程分布没有压力集中与显著涡流的出现,说明压气机蜗壳设计合理。     

涡轮增压器压气机蜗壳型线变化的性能研究

利用数值模拟的方法,研究蜗壳形状对涡轮增压器压气机性能的影响。根据蜗壳成型方法(C_ur~x=const,0≤x≤1),取不同的x经验数值(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8、1),建立6个蜗壳模型分别与某叶轮的组合性能进行了计算。得到了设计转速下的流量与整机效率及压比的特性曲线并进行比较。分析了靠近设计工况点的叶轮、扩压器及蜗壳流道内的气体流动特性和压比分布。结果表明:在一定范围内x增大,能使流量增大,效率提高,抑制流动分离。本例中x取0.8时总体性能较优。     

JP60涡轮增压器压气机性能模拟与试验

本文采用Numeca数值分析软件建立了JP60增压器压气机总成内部网格模型,并计算出稳态增压器压气机性能曲线,将模拟结果与试验所测取的JP60压气机运行曲线进行了对比,结果表明：模拟分析曲线与试验曲线变化趋势一致。此外,对压气机内部流场的分布也进行了分析,为该增压器的优化设计提供理论依据。     

JP60涡轮增压器压气机性能模拟与试验

本文采用Numeca数值分析软件建立了JP60增压器压气机总成内部网格模型,并计算出稳态增压器压气机性能曲线,将模拟结果与试验所测取的JP60压气机运行曲线进行了对比,结果表明:模拟分析曲线与试验曲线变化趋势一致。此外,对压气机内部流场的分布也进行了分析,为该增压器的优化设计提供理论依据。     

基于扩压因子流型的压气机快速性能预测算法

为快速、准确地获得压气机性能参数、完成压气机性能预测,实现压气机优化设计,基于流线曲率法,将扩压因子作为控制方程、损失模型、熵增修正模型及落后角模型中的关键参数,建立轴流压气机性能快速预测算法。利用该算法对某跨音速轴流压气机性能参数进行计算,并将计算结果与主流商业软件计算结果及试验数据进行对比。通过对比发现：该算法计算效率高,能够快速且较为准确地完成压气机整体性能和沿叶高方向流场参数的预测;计算范围广,在不同转速、不同流量等非设计工况下算法预测结果均与试验及数值模拟数据接近;所选取与完善的经验公式合理可靠,能够较好地描述压气机内部流动。     

固液两相流对离心泵压力脉动特性的影响

为了研究含沙水流下径向式导叶离心泵内的压力脉动变化规律,采用大涡模拟和Mixture多相流模型相结合的数值模拟方法,并结合SIMPLEC算法,对输送固液两相流介质的径向式导叶离心泵进行了全流道三维非定常数值计算,并在叶轮与导叶交接面及蜗壳出口段处,将固液两相介质与清水介质时的计算结果进行对比分析。数值计算结果表明,离旋转轴越远处压力脉动幅值越小;导叶与蜗壳内叶频是压力脉动主要频率,且在1倍叶频处最大;导叶内压力脉动幅值均大于蜗壳内,且随着颗粒粒径的增大,压力脉动幅值逐渐减小;蜗壳隔舌处的压力脉动幅值大于蜗壳其他部位;在叶轮与导叶交接面处,清水介质时压力脉动幅值大于固液两相介质时,固液两相介质时脉动波形滞后于清水介质时0.003 5 s;蜗壳出口段,固液两相时压力脉动幅值均大于清水时。     

基于CFD的水电站厂房水力振源模拟研究

传统的水力振源特性研究主要依赖于模型试验,计算方法亦过于简化。通过建立水轮机全流道模型,基于CFD计算软件,对正常工况下的厂房进行了流体计算,总结了蜗壳壁面压力脉动的变化、分布规律及数值大小,进而根据CFD计算结果拟定了5种水力振源施加方案,并利用谐响应算法计算了厂房楼板、机墩、风罩等薄弱部位的振动响应情况,认为可根据流体计算结果在蜗壳内壁不同部位施加相应简谐荷载;且在流体计算结果中提取厂房蜗壳壁面各点的压力脉动数值,采用时程分析法施加于蜗壳对应节点,观察厂房结构振动响应情况,给出了水电站厂房水力振源更加精确、合理的模拟与施加方式。     

汽轮机中压排汽蜗壳的流场数值模拟比较

对两种不同结构的汽轮机中压排汽蜗壳流场进行了数值模拟,对其流动损失状况进行了比较分析,通过对比计算结果得出了流动损失产生的原因,为汽轮机中压排汽蜗壳的优化设计提供参考。     

Influence of various volute designs on volute overall performance

This paper discusses the influence of various volute designs on volute overall performance for a certain centrifu- gal compressor with both vaned and vaneless diffuser. Firstly, based on a free vortex flow pattern and the assumption of a circumferentially uniform flow at the design condition, a corrected method for volute design is adopted. By means of this method, corresponding to five geometric parameters affecting the volute overall performance, ten volute cases are designed. Secondly, the numerical simulation is employed and the detailed flow field and losses in different volutes with different geometric parameters are analyzed. The numerical investigation reveals that in all of the five geometric parameters, the radial location of the cross-section has the strongest influence on the performance of the volute. The non-uniform volute inlet formed by the upward vaned diffuser outlet flow is another important factor. Finally a relatively better value of D1/D2 is concluded.     

Numerical simulation of air flow through turbocharger compressors with dual volute design

In this paper, turbocharger centrifugal compressors with dual volute design were investigated by using Computational Fluid Dynamics (CFD) method. The numerical simulation focused on the air flow from compressor impeller inlet to volute exit, and the overall performance level and range are predicted. The numerical investigation revealed that the dual volute design could separate the compressor into two operating regions: “high efficiency” and “low efficiency” regions with different air flow characteristics, and treating these two regions separately with dual diffuser design showed extended stable operating range and improved efficiency by comparing with conventional single volute design. The “dual sequential volute” concept also showed the potential to further extend the stable operating range by closing one of the volutes at low air flow rates. Furthermore, by comparing with other alternate designs such as variable diffuser vanes and variable inlet guide vanes, the operation of the dual sequential volute also features relatively simple control and calibration.     

Computational and experimental study of an industrial centrifugal compressor volute

IntrotctionThe overall performance of a centrifugal compressoris a combination of the dueller, diffuser, and voluteperformances. Each component has to be designedcarefully in order tO' minimize the losses and maximizethe efficiency. In this paper, a centrifugal compressorvolute (or spiral) is stUdied numerically, and the CFDresults are compared with measured data.A volute is used to collect the flow from a vaned orvaneless diffuser and to gUide it Ollt of the compressor.The volute geometry…     

离心式压缩机蜗壳优化设计

基于蜗壳一维气动设计理论,经过参数修正后,获得等内径的不对称圆形蜗壳结构。应用计算流体动力学专业软件NUMECA对流动十分复杂的蜗壳内部流场进行了三维粘性数值计算分析。根据蜗壳内部气流流动特性分析,合理设计并改进蜗壳结构,改进后离心式压缩机整级性能得到提高。     

涡轮增压器进/排气蜗壳结构优化与性能分析

为了分析涡轮增压器涡轮部件进/排气蜗壳对涡轮级性能的影响及相互作用机理,提高涡轮效率,采用数值模拟的方法对涡轮增压器中的进/排气蜗壳进行优化设计,提出进气蜗壳和排气蜗壳的优化方案,并与涡轮整机联合运算,对比分析涡轮整机的性能。结果表明:进气蜗壳主要对静叶10%叶高的来流攻角产生影响,优化方案可为涡轮提供更好的进口条件,排气蜗壳主要对动叶尾缘的载荷分布产生影响,优化方案可以增加涡轮的做功能力,进/排气蜗壳的优化设计可使整机总静效率提高1.19%。     

舰船大功率轴流压气机气动设计研究

基于建立的舰船大功率多级轴流压气机气动设计体系,开展了舰船用某型大功率燃气轮机压气机设计研究,完成了6级轴流压气机的气动设计。进行了一维反问题设计、一维特性计算分析、S2反问题计算、叶片造型以及三维CFD计算分析。各级载荷分布从前面级到后面级逐渐降低,叶展方向按照等压比分配以避免径向掺混损失过大,S2设计并没有严格遵循传统的设计规律(等环量、等反动度等),而是基于一维设计方案通过不断调整优化获得的。根据CDA的特点,开发了可用于工程应用的叶片造型程序,可实现不同中弧线、不同厚度分布调节,能够实现叶片弯、掠等功能。三维数值模拟结果表明,考虑动叶叶顶具有0. 5 mm间隙的情况下,6级压气机设计点效率达到89. 75%,设计转速下的喘振裕度为22. 5%,同时具有较好的变工况性能。     

贫燃催化燃烧燃气轮机压气机的设计及其性能分析

分析了贫燃催化燃烧燃气轮机系统中压气机的结构特点,设计了低出口宽径比、高比转速的压气机叶轮,并采用数值计算和试验2种方法预测了其工作性能.结果表明:数值计算与试验结果基本吻合,该压气机在全工况下达到设计要求,且2种结果的高压比区域、高效率区域均远离喘振线;低宽径比、高比转速压气机的设计点在高效区;随着转速的提高,此压气机的压比特性曲线在小流量区增长的趋势明显;采用低宽径比、高比转速设计的负面作用是增大了叶尖相对马赫数.