多级离心压缩机无叶扩压器内气动性能的数值研究

对某多级离心压缩机的气动性能进行了整级CFD数值模拟,重点研究并比较了级间与级后无叶扩压器内的气动特点。计算方法基于Jameson格式,湍流模型选择Spalart-Allmaras模型。结果表明,在多级离心压缩机中,无叶扩压器的性能对整个机组的总体性能影响很大。级间与级后无叶扩压器内的能量损失都很高,但后者以摩擦损失为主,而前者由于受其下游弯道的影响,流动发生分离,因而其能量损失来源于摩擦与分离的共同作用。     

离心压缩机回流器内部流动分析

通过回流器内部流动的理论分析和对不同型式回流器的实验测试,着重研究了回流器内部流动特征,回流叶片型式对回流器性能及压缩机级特性的影响规律。应用了流线曲率法计算子午面流动,快速近似法计算叶片表面速度分布;用积分法计算二元可压缩紊流边界层。试验中分别对不同叶型叶片的回流器进行了静吹风和中间级性能试验,从理论和实践相结合的角度论证了最小扩压度叶型回流器的优越性。     

基于数值方法对离心压缩机级两种回流器内部流动的分析与对比

一台C式离心压缩机采用了2种形式的回流器,一种入口处存在突扩,称为回流器A,另外一种和弯道光滑过渡,称为回流器B。本文对上述2种回流器分别进行了数值模拟。计算结果表明,回流器B的性能要优于A。对于回流器A,进口由于存在突扩,导致入口处的流动恶化,进一步导致了冲角的改变,最终导致径向面流道内存在旋涡。对于回流器B,由于和弯道光滑过渡,流动较为均匀,并保持了良好的冲角,径向面内的流动也要优于回流器A。     

多级离心压缩机级间影响的数值研究

本文采用数值方法对一个三级离心压缩机的级间影响进行了研究,比较了按均匀进口计算单独级方法的该级的性能曲线和按多级连算条件下得到的该级的性能曲线,发现在设计流量下,两种计算方法得到的同一级的性能最为接近;小流量情况下,多级的级间影响会使下一级的级压比和效率有所提高;大流量情况下则会使下一级的级压比和效率降低。级间影响在大流量下的效应大于在小流量下的效应。     

离心压缩机低喘回流器的设计

在理论分析的基础上,对离心压缩机回流器的设计及其对级性能的影响规律等方面进行讨论,推荐一种能够显著降低级的喘振极限的回流器叶型——最小扩压度载荷叶型,并给出该种叶型回流器的准二无数值设计方法。     

多级离心压缩机叶轮外径切割的估算方法

将文献１提出的单级离心压缩机叶轮外径切割的估算方法推广应用于多级离心压缩机，扩大了该方法在实际中的使用范围。     

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。     

离心压气机弯道和回流器流道的优化设计

国内目前关于弯道和回流器的研究较少,本文针对这一问题进行了研究。弯道部分文中提出了截面面积的变化率为常数的设计方法,用FLUENT软件对其及已存在的2种方案进行了建模仿真,发现总压恢复系数和出口流场分布与改进方案比传统方案要好,且尺寸比改进方案小,具有可推广性;回流器部分比较了轮毂倾斜和轮盖倾斜2种方案,并用NUMECA软件进行了仿真,从压力分布、流线分布角度分析发现轮盖倾斜的方案较好。在3.11kg/s流量下,轮毂倾斜的效率为85.72%,损失系数为47.5%;轮盖倾斜的效率为87.77%,损失系数为35.91%。     

多工况多级离心压缩机总体优化命题的建模与数值方法

介绍了多工况 点的压缩机最优模拟设计点的特点及相应的优化建模，包括目标函数的建立、约束条件的确立和计算方法，使满足该模拟设计点要求的压缩机在逼近优目标函数最大值的同时，兼顾各真实工况运行点都在较好效率下工作，并列出了基于模型级数据库的优化设计实例。     

压缩空气储能系统用多级离心压缩机进口导叶调节策略研究

压缩空气储能系统在储能过程中,储气装置内部压力不断升高,这要求压缩机在较大压比范围内工作。高效变工况是压缩空气储能系统中压缩机的核心要求,为实现这个设计目标需要采取合适的调节方式及其调节策略。可调进口导叶结构简单,可在工作过程中运行,并可利用伺服装置实现自动化,是目前压缩空气储能系统中压缩机最适合的调节方法之一。本文以压缩空气储能系统中某4级离心压缩机为研究对象,建立了一种适用于多级离心压缩机变工况调节的性能预测方法,采用数值模拟得出单级离心压缩机性能曲线,并编写级性能叠加程序获得整机性能曲线。利用最小二乘法将多级离心压缩机性能数据拟合为多项式函数,采用遗传算法建立了以等熵效率为优化目标,进口导叶开度为优化变量,整机出口压力或者流量为约束条件的可调进口导叶调节策略程序。     

叶顶间隙形态对离心压缩机整级气动性能的影响

对某离心压缩机模型级6种不同的叶顶间隙形态的流场进行了数值模拟,分析了叶顶间隙形态对离心压缩机模型级整级气动性能的影响,详细分析了不同间隙形态内部的流动结构。研究结果表明:由于叶顶间隙的存在,在整个工况范围内级压比,多变效率,能量头相比无间隙时都有较大幅度下降,特别在大流量区下降更加明显,而且不同的间隙形态对级性能的影响也不同,与无间隙相比间隙1在设计工况点压比下降1.77%,多变效率下降0.65%,能量头下降3.08%,间隙4在设计工况点压比下降4.38%,多变效率下降2.41%,能量头下降7.08%,而间隙2,3,5,6的间隙值在间隙1和间隙4之间,其整级气动性能也介于间隙1和间隙4之间,其中间隙3和间隙5的整级气动性能要优于间隙2和间隙6。     

回流器冲角对于压缩机模型级性能影响的研究*

通过建立离心压缩机模型级（包括叶轮、无叶扩压器和回流器）的数值计算模型,利用Numeca软件对其内部流场进行数值模拟及变工况计算,得到该级的变工况性能曲线及内部流场信息。经过变工况性能分析和流场分析,发现由冲角公式反推出的回流器进口宽度过大,导致其叶片吸力面侧流动分离,产生漩涡。针对这一问题,适当减小回流器进口宽度,并进行相应的建模、网格划分和数值计算,得到改进后的变工况性能曲线及三维流场信息,较原结构有明显改善。     

几何参数对离心叶轮强度和气动性能影响的研究

使用有限元计算软件和内部流场计算软件对所设计的几个具有不同几何尺寸的离心压气机叶轮的强度和气动性能进行了计算。结果表明反弯叶片可降低叶轮出口处叶片根部附近的应力,但会造成叶片根部前缘区域应力集中,且反弯叶轮的气动性能和原型叶轮差别不大。前倾叶片能在很大程度上降低叶轮出口处叶片根部应力,前倾角越大出口叶根处应力减小越多;随前倾角增大,叶轮气动性能恶化程度加剧;叶轮的背盘形状对叶轮的应力影响较大,尤其是出口处的背盘厚度对出口处叶片根部区域的应力起主因作用。研究得出叶片几何及背盘形状因素对叶轮应力分布的影响规律,另外还得到了叶片几何形状对气动性能的影响规律,这些工作为叶轮的多学科优化设计提供良好的基础。     

自循环机匣处理对离心压气机气动性能影响分析

对比分析了带实壁机匣与带处理机匣的压气机模型在多工况下的气动性能,结果表明,在不同转速下,处理机匣结构都具有不同程度的扩稳作用,但同时也造成绝热效率有所降低,而且峰值效率损失随着转速增大而加剧;处理机匣前后槽口与叶顶通道形成的回流运动可有效地削弱激波与间隙泄漏流的强度以及二者的相互作用,有利于改善叶轮通道的气体流通性。     

离心压气机叶片扩压器多点气动优化设计

在级环境下采用遗传算法和人工神经网络对高压比离心压气机叶片扩压器叶片几何型线进行了多点气动优化设计。根据优化前后的计算结果,对优化前后叶片扩压器内部的流动特征进行了对比分析。优化结果表明,采用多点优化设计可以有效提高离心压气机的气动性能。     

离心压缩机径向吸气室性能改进的数值研究

径向吸气室作为离心压缩机中重要的静止元件逐渐获得了行业内研究人员的重视。本文基于数值模拟方法,以一台离心压缩机的径向吸气室为研究对象,对其某些几何参数和结构进行了改进。结果表明,改进后吸气室内部的气体流动得到改善,在设计流量下吸气室的总压损失系数明显下降,多变效率提高了5%,吸气室出口气流参数分布的均匀性也有所改善。     

纺织用多级离心风机的气动分析计算

对纺织用多级离心风机进行性能测试,发现性能尚有提高余量.选取与工作点接近的最高效率点进行气动校核.气体经过每一级都提高压力、升高温度,因此必须分别对各级计算,把该级出口参数作为下一级进口参数.根据计算结果画出各级出口温度、密度和吸力的变化曲线图,分析该风机存在的问题.叶轮气流出口与回流器进口角接近30°,对气流有较大的冲角损失.而回流器出口角度为30°,对后一级产生较大预旋,使第二级以后压力降低.针对这些问题,提出可行性改进措施.     

多翼离心风机性能的数值计算和实验测量

采用基于Smagorinsky模型的大涡模拟(LES)方法及FW-H方程,对不同流量工况下多翼离心风机的压力、效率、噪声等性能参数进行了数值模拟,并通过实验测量,对数值方法和计算模型的有效性及结果的准确性进行了验证。研究结果表明:在多翼离心风机内,流动涡核区域主要集中在叶轮叶片靠近蜗壳出口区域;在叶片前缘由于气流的冲击存在着较大压力区,在叶片尾缘吸力面由于流动涡脱落存在着负压分离区;随着流量增大,风机的总压和静压逐渐降低,动压逐渐增大,效率也出现先升高再下降的波动。在大流量工况下,计算获得的风机噪声为68.3d B,实验测量噪声值为69.4d B。     

串列叶栅扩压器第一列叶片出口角对性能的影响

将串列叶栅设计思想应用于100kW微型燃机离心压气机扩压器上。深入研究了串列叶栅扩压器第一列叶片出口角对其性能的影响。通过多方案的对比研究,获得了对应相对最优性能的第一列叶片的安装角方案。即当第一列叶片偏向第二列叶片吸力面0.8＆#176;,出口角为31.5＆#176;时,由于第一列叶片出口与第二列叶片进口径向重叠区域形成恰当的渐缩型通道,此时扩压器的扩压速度比（DVR）最小,流道内流动均匀,二次流动损失最小,多变效率、压比和总压恢复系数都达到最高。