离心式压缩机三元叶轮级的性能研究

为了提高离心压缩机的气体动力性能,设计了从轮盘到轮盖侧叶片出口角变化规律不同的多种三元叶轮级,通过试验对母型三元叶轮级及由母型级得到的派生三元叶轮级的性能进行了研究,取得了令人满意的结果。     

采用分组模型的高比转速离心风机改进设计

为了提升某高比转速离心风机的气动性能,采用分组设计的方法,结合试验和数值模拟依次对原始风机的叶轮、蜗壳和集流器进行了改进设计。结果表明：叶轮前盘型线对高比转速离心风机的气动性能影响较大,仅对叶轮前盘型线改进设计后,风机的全压和效率分别提升了9.64%和8.91%;双圆弧叶片相较于单圆弧叶片具有更高的设计自由度,可实现对叶轮内部流动更加精细的控制,当双圆弧叶片的相对半径系数和相对叶片角系数分别取0.7和0.3时,全压效率值为87.43%;经过分组改进设计后的风机在设计工况下的全压和全压效率较原始风机分别提升了17.84%和12.79%,最高效率值为88.58%,内部流场得到优化,流动损失明显减小,性能得到全面提升。采用分组模型的改进设计方法可以有效地提升离心风机的气动性能,具有实际工程应用价值。     

叶片型线对离心风机性能影响的研究

首先对某采用双圆弧叶片的高效离心风机进行实验和数值对比,并在叶轮前盘形状、轮盖和叶片进出口安装角都相同的情况下,分析了采用双圆弧叶片和等减速叶型的模型风机的性能变化。结果表明,使用双圆弧长短叶片风机模型的稳定工况范围更宽、全压更高,等减速模型则在设计流量和小流量下效率更高、流动损失更小。     

新一代核级离心通风机气动设计与数值优化

本文采用离心通风机现代气动设计方法,选用效率高、噪声低的后弯叶轮,对核级风机进行初步设计并对风机内部流场进行三维数值模拟。通过分析风机全压、效率及内部流场,分别对风机叶片数目、叶片进口角、进口加速系数等参数进行优化,优化后风机效率达到87.74%,全压5 328.6Pa,符合设计要求。样机的性能测试结果表明,在设计工况下,离心风机的效率可达87%以上,数值模拟与试验结果符合,所设计的离心通风机效率、全压符合实际核电站大气安全壳内通风系统的使用要求。     

基于Solidworks软件的闭式叶轮强度分析

在不改变气动参数的前提下,本文通过对一个带有17个叶片的闭式离心叶轮造型,分析了在实际工况下叶轮表面的von Mises应力分布,发现在叶片进口边,尤其是叶顶和叶根位置应力最大。为了减小叶轮局部位置上最大von Mises应力,分别对叶片与轮盘、轮盖的连接处倒圆进行了分析。进一步对轮盘与轮盖的几何结构重新设计,分析结果证明盘侧厚度增加有助于提高叶轮强度。通过整体叶轮外形改进,叶片进口处的应力集中现象得到大幅度改善。     

纯电动清扫车动力风机改型与优化

为提升纯电动类清扫车车用动力离心风机的性能,针对某风机转子叶轮进行了叶片型线改进和多目标优化.采用圆弧型叶片替代原始风机叶片,并建立叶轮参数化模型以便优化.结合最优拉丁超立方采样方法、Kriging模型和改进的NSGA-Ⅱ算法,以全压效率和全压为目标对叶轮进行了多目标优化.优化前后的数值模拟结果表明:单独叶轮优化后全压...     

焊接式闭式叶轮应力优化分析

压气叶轮作为压缩机的主要部件,主要受离心力影响。通过仿真计算在不改变气动参数的前提下,带有8个叶片的闭式离心叶轮,在离心荷载作用下,分析了叶顶倒角、轮盖厚度、轮盖倒角对叶轮的强度影响。经过分析,发现在叶片进口叶顶位置应力最大。为了减小叶轮局部位置上最大应力,对叶片与轮盖的连接处倒圆进行了分析。进一步对轮盖的几何结构重新优化设计,分析结果证明盘侧厚度增加有利于提高叶轮强度;通过改进整体叶轮外形,叶片进口处的应力集中现象得到大幅度的改善。     

基于控制速度分布的离心风机系统优化设计方法研究

在基于控制速度分布的离心叶轮优化设计方法基础上,建立了前盘子午面成型和蜗壳设计方法,形成了离心风机的优化设计系统。在前盘子午面成型时,用叶片型线与叶轮进口直径和叶片进口角相结合进行优化,使总体参数优化、前盘子午型线及叶片成型三者有机结合。蜗壳设计中考虑了粘性影响,使蜗壳的设计更加高效实用。使用C语言将优化系统编写成程序,并对某型号风机进行优化设计,结果表明,在全工况下优化后的风机效率有明显提高,说明本文建立的离心通风机优化设计方法是可行的。     

离心油泵叶轮切割实验

本文选取65Y60型离心油泵为研究对象，利用著者自主开发的离心泵准三元叶片设计程序，设计了直径为φ223mm的三元轮。在不同粘度进行了叶轮切割实验。研究表明：对本文的比转速47的离心油泵，叶轮经切割后，泵效率反而经切割前提高。切割指数与被输送液体粘度有关，与选择的换算工况关系不大。显示离心油泵叶轮切割定律与普通肖水离心泵不同，需要进行深入研究。     

回流器出口角对离心风机叶轮性能的影响研究

基于离心风机叶轮的设计理论,根据叶轮叶片进口角、叶片进口气流角与回流器叶片出口角三者之间的关系,对比分析了不同参数的回流器叶片出口角对叶轮结构设计及叶轮性能的影响。结果发现,在相同工况下,当回流器叶片出口角为90°时,叶轮叶片最佳进口角最大,叶轮全压与功率也最大,当回流器叶片出口角小于90°时,叶轮全压及功率下降,但叶轮叶片最佳进口角增大。对于初始气流角过小的叶轮,回流器叶片出口角的减小,有助于使叶轮流道分布更加合理,从而获得更好的流场。本文对多级离心通风机的系列化设计具有参考价值。     

基于CFD和多目标算法的离心叶轮参数优化

为了研究叶片出口安装角和叶片数对叶轮气动性能优化的影响,对某离心压缩机叶轮建立理论数值模型,利用多目标遗传算法对模型寻优。对优化的结果圆整处理后进行参数化建模,并通过CFD叶轮在设计工况点压缩比提高3.57%,等熵效率提高0.79%,叶轮整体情况得到改善,可为离心压缩机叶轮的优化设计提供参考。     

基于控制速度分布的离心通风机叶轮优化设计方法研究

本文对离心通风机叶轮优化设计方法进行了研究,分析了总体参数和叶片型线对流动效应的综合影响,建立了总体参数优化与回转面型线优化间的有机联系,提出了叶轮的总体优化方法。分别以两种不同型号离心风机叶轮为原型进行优化设计,并对优化前后风机进行数值模拟,对比分析结果表明:优化后的叶轮在满足设计压力要求的前提下,全工况叶轮效率明显提高。优化后的叶轮抑制了边界层的增长,消除了流动分离现象,抑制了流道内的二次流现象。说明本文建立的优化设计方法是可行的。     

离心油泵三元节能叶轮设计

介绍了基于S2m流面（涡面）的离心油泵叶片准三元反问题设计方法的流动控制方程、设计方法与过程。以正问题方式计算了LDV（激光多普勒测速计）测量过的离心泵叶轮内部流动，比较发现该方法的计算精度为15％。以IS80－65－160叶轮为对象说明了本文反问题算法是收敛的，并且收敛速度较快。对65Y60型离心油泵叶轮进行了重新设计，试验结果表明，新设计的三元叶轮效率比原型一元设计叶轮提高效率2％－4％。准三元叶片设计理论与方法可以用于离心清水泵和离心油泵叶片设计。     

蜗壳变型线改进离心风机性能的研究

采用三维定常、可压缩的SIMPLEC算法,对一离心通风机的运行性能进行了整机三维数值模拟并进行了试验测量.对通风机设计工况下叶轮和蜗壳流道内的速度与压力分布情况进行了重点分析,与试验测量数据的比较结果表明数值模拟结果在全压、效率等性能参数方面的预测均较准确.在此基础上针对流动存在问题,对蜗壳型线进行了改进设计.数值分析表明蜗壳变型线后叶轮内部流场得到明显改善,设计工况下风机静压提高10%,全压提高6%,全压内效率提高2.6%.     

半开式离心叶轮间隙流动的实验研究

通过对半开式离心叶轮流动的实验研究,得出了间隙对效率及压力的影响,以及不同间隙下叶轮出口径向速度的变化规律,另外在间隙一定的情况下,当流量从大向小变化时,主流区从轮盘侧向轮盖侧移动,而且在一些工况下,在轮盘侧现测到明显的倒流现象。为进一步了解叶轮内的流动现象,用动态热线风速仪对叶轮叶道出口的速度分布进行了集平均测量,得出了不同流量下的速度分布。     

变流量工况下小型离心压气机多目标优化设计

为提高离心压气机变流量工况下的性能,基于三维流场分析研究了离心压气机叶片几何参数对其变工况气动性能的影响规律;基于相关性分析建立了降阶的优化设 计变量空间,采用拉丁超立方试验设计、Kriging模型和NSGA-Ⅱ算法进行了离心压气机叶轮变流量工况多目标优化。优化后,叶轮设计流量的压比提高6.43%,效率提高3.99%;小流量时压比提高5.62%,效率提高3.52%;内部流动损失减少,喘振流量减小2.7%,阻塞流量增加6.85%,稳定工作范围得到扩宽。     

基于面心立方设计的多翼离心风机性能优化

为提高油烟机的气动性能,基于计算流体力学(CFD)的方法对其内置的多翼离心风机进行多工况优化设计。选取叶轮进口角β₁、叶轮出口角β₂、蜗舌相位角φ和蜗舌半径R这四个设计参数,以最大流量和最高效率工况下的风机静压和风机效率为优化目标,采用面心立方设计方法进行四因素三水平的抽样来获取一组样本数据,并结合响应面模型和单纯形算法求得约束范围内的最优解。研究表明,优化后的叶轮靠近蜗舌上游区域的出口速度明显增大,蜗壳出口段扩压能力增强,风机静压最大提升幅度接近10Pa,全压效率在两工况下提升幅度在1.2%～2.4%之间。     

流体机械离心叶轮出口流场控制技术研究

流体机械离心叶轮的内部流场复杂,其内部出现的二次流会导致叶轮出口的压力和速度分布不均匀,致使叶轮效率降低,同时恶化后续元件的进口流场,使整机性能下降。本文提出了一种优化离心叶轮出口流场的新技术叶片后段开孔法;并以9-19离心风机为算例,探索此法提高整机效率和压力的可行性。数值计算结果表明,叶片后段开孔法将离心风机设计流量和小流量区的效率提高了1%-2％,同时压力也略有提高,效果明显。流场分析表明,叶片后段开孔法可以有效改善叶轮的流场结构,减少了流动损失,提高了离心叶轮的效率。     

蜗壳及叶片外形对双吸式多翼离心风机性能影响的试验研究

以某款效率低、全压低的双吸式多翼离心风机为实验对象,通过试验研究蜗壳型线,叶片外形以及增加叶片数对风机性能的影响。试验结果表明:蜗壳型线的变化趋势对双吸式多翼离心风机的性能有着很大的影响,良好的蜗壳型线不仅提高了风机效率以及全压,还改变了流量-压力曲线的变化趋势;相比原风机,采用改型蜗壳及改型叶轮的方案2风机能够大幅提升风机性能,使效率提升幅度达到10.93%,风机全压提升近40Pa;当叶片数从46片增加至56片,风机在大流量工况下提升了风机静压,但风机效率会略有下降。     

三元开槽焊叶轮加工及自动焊接控制的研究

本文论述了闭式三元叶轮开槽自动焊接中关键的两项技术,即闭式三元开槽焊叶轮的轮盖开槽、轮盘和轮盖加工、三元叶片铣制的加工要点和制造过程,以及应用焊接机器人实现自动焊接的控制方法的研究。此两项关键技术是最终开槽焊接成功的保证。