带机匣处理的离心压气机顶部流场分析研究

在定常计算结果的基础上,对带放气型周向槽的低速离心压气机内部进行了非定常的全三维数值模拟计算.将计算结果与实验结果进行了比较,并详细对比分析了带实壁机匣和放气型周向槽机匣处理的压气机转子顶部区域流场结构以及压气机内部流场,得出放气型周向槽机匣处理的扩稳机理.     

周向槽机匣处理的数值研究及扩稳机理分析

结合周向槽机匣处理试验结果,采用全三维的数值方法对带周向槽机匣处理的亚音速轴流压气机内部流动进行研究。试验与数值结果均表明周向槽机匣处理能扩大压气机的稳定工作范围,同时略微地降低压气机效率。在两个转速下,数值模拟结果与试验结果符合良好。通过详细地分析压气机叶顶流场表明实体壁机匣时,触发该压气机失速的主要原因是间隙泄漏涡涡核破碎,使得叶顶通道堵塞程度严重。采取周向槽机匣处理能降低产生叶尖泄漏运动的驱动力,有效地削弱了间隙泄漏流造成的负面影响。与此同时,周向槽具有抽吸或吹除机匣端壁区低相对总压流体的能力,使低能气团在叶顶通道堆积的范围大为缩小,提高了叶顶通道内的流通能力。     

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。     

机匣处理抽吸环槽位置对离心压气机性能影响

在高转速下跨声速离心压气机往往暴露出流量范围过窄的问题,难以满足变工况增压柴油机对宽广流量范围的需求。通过数值分析研究了抽吸环槽子午轴向位置对压气机性能的影响。结果表明,压气机对开槽位置比较敏感,在高转速下只有适当的开槽位置才能有效带走堆积在分流叶片前缘上游附近的低能流体,最大程度改善其内部流动,拓宽其流量范围。采用优化后的机匣处理结构后,压气机的稳定工作范围由11.86%拓宽到15.83%。     

离心压气机机匣处理多工况性能预测与分析

机匣处理作为一种高效、经济的扩稳技术,越来越多的被用以提高压气机的稳定工作裕度。为了研究机匣处理对离心压气机多工况性能的影响,本文对3种进气回流机匣结构的压气机模型和无机匣处理的实壁压气机模型分别进行了数值仿真分析。数值计算结果与最优模型的试验结果吻合较好,比较准确的预测了喘振边界的位置,验证了计算方法的可靠性。结果表明,只有结构合理的进气回流机匣处理才能在各个转速下均显著扩大压气机小流量的稳定工作范围,其中机匣处理的开槽位置和前置导流挡板对其性能有着重要影响。     

离心压缩机抽吸扩稳的数值分析

以数值计算的方式研究了某离心压缩机两种抽吸式机匣处理对其扩稳性能和流场分布的影响。结果表明,抽吸槽能抽走其附近机匣区域的低速流体,改善流动状况,从而显著提高压缩机的喘振裕度。在近失速工况下,单纯抽吸的方案比抽吸-喷射方案获得了更高的效率和压比,且扩稳效果略好。两种扩稳方案下,抽吸位置靠前的结构在不影响扩稳能力的情况下均获得了更高的效率。对于单纯抽吸的方案,较大的抽吸量实现了更高的压比,但同时也使效率更低。     

高轮毂比离心压气机改型设计及分析

以某高轮毂比离心压气机为研究对象,在给定的轴向尺寸限定下,进行离心压气机改型设计,提出了离心叶轮和径向扩压器子午流道倾斜的设计方法以提高离心压气机性能,并借助数值模拟手段,揭示了该设计方法提高高轮毂比离心压气机性能的机理,可为高轮毂比离心压气机改型气动设计提供借鉴。     

自循环机匣处理喷气位置对压气机性能的影响

为了揭示自循环机匣处理对Stage 37气动性能的影响机理，利用数值模拟方法研究了不同喷气位置对压气机气动性能的影响。在设计转速时，分析了不同喷气位置的自循环机匣处理装置的叶尖流场，探讨了自循环机匣处理的扩稳机理。数值模拟结果显示：不同喷气位置的自循环机匣处理在略微降低压气机效率的情况下，能够分别扩大2.96%，2.72%，2.83%，2.6%的失速裕度；设计转速时，Stage 37中转子叶尖区激波/叶尖泄漏涡相互干涉以及泄漏涡破裂后产生的阻塞区，是影响Stage 37压气机内部流动失稳的关键因素。自循环机匣处理的扩稳机制主要在于利用高速喷气抑制叶尖泄漏涡的破碎程度，减小叶尖阻塞区面积，进而提高压气机的失速裕度。     

组合型周向槽机匣处理优化方案的数值研究

为研究压气机子午面不同深度组合型周向槽机匣处理的扩稳效果,针对跨声速rotor37转子叶栅机匣设计了4种不同深度组合的周向处理槽。数值模拟研究结果表明,在设计转速下,带周向槽机匣处理的转子综合稳定裕度有不同程度的提高,优化方案综合稳定裕度由9.65%提高到了16.42%,而效率只下降了0.87%。此外,在叶顶弦长中后部采用浅槽可进一步提升扩稳效果。     

正转逆流工况下离心压气机挡板设计及特性分析

IPU是APU和EPU高度融合的产物。在EPU模式下,为了不使离心压气机空转导致温度过高,离心压气机处于正转逆流工况。为了满足EPU模式下压气机流量、功耗的要求,采用数值模拟方法,分析流动现象,完成扩压器出口挡板的设计。结果表明:正转逆流工况下离心压气机先对逆流气体做功,之后逆流气体对压气机做功;扩压器出口挡板缝隙存在临界面积,出口挡板缝隙面积大于临界面积时,压气机正转逆流功耗和流量不随挡板缝隙面积变化而变化;扩压器出口挡板缝隙为条形缝隙,缝隙面积占出口总面积的2.6%～1.9%,高压气源压力选择450～800 k Pa。     

两个典型离心式压缩机级静子元件中流动的数值模拟

使用NUMACA软件对两个不同流量系数的离心式压缩机级静子元件中的流动进行了数值模拟。分析了两个级无叶扩压器中的流场及其中一个级弯道和回流器中的流场。对离心式压缩机级设计提供了改进信息。     

离心压缩机级的设计与数值分析

用一元的方法对一离心压缩机的级进行了设计,并用CFD软件对设计结果作了三维流场数值模拟.分析了级中各部件的流动损失,重点研究了回流器的损失并对其做了改进.另外还对级中部分主要流动参数的等值线作了分析.     

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.     

高速离心压缩机旋转失速的全流场数值模拟

使用商业计算流体动力学(Computational fluid dynamics,CFD)计算软件CFX求解三维雷诺平均的Navier-Stokes方程组,结合出口气腔模型对某带无叶扩压器的离心压缩机的旋转失速现象进行数值模拟。为了准确地模拟小流量下的失速流动现象,在CFD计算中采用包括蜗壳在内的全场网格。首先使用定常计算得到该离心压缩机的稳态性能曲线,并和试验测量值进行比较。然后引入出口气腔模型,模拟离心压缩机内的旋转失速流动。在小流量下模拟得到离心压缩机内部流场的非定常流动现象。分析气腔模型不同参数对失速流动的影响,气腔体积越大,计算得到的失速频率越低。     

离心式压缩机小流量级分析与优化设计

对某离心式压缩机小流量级的内部流动情况采用了三维粘性流场进行数值模拟。通过对其整级，特别是无叶扩压器和回流器内部流场进行了分析探讨，提出了无叶扩压器、弯道和回流器的改造方案，使其优化后的级多变效率在各个工况下均有所提高。     

离心式空压机振动故障的诊断与检修

介绍了运用频谱技术对德国产3GR350／600型离心式空压机振动原因进行了分析，详述了针对该振动问题进行检修的方法，得出了取得良好效果的结论。     

某型燃机压气机级内抽气数值研究

根据流体动力学理论,采用CFD软件对某型燃机压气机级内抽气段进行了三维流动特性的数值模拟,获得不同进出口压差下抽气流量的变化情况,以满足实际工程分析的需要.     

离心压缩机进气室的结构改进

采用数值模拟方法对某一离心压缩机进气室内部全三维有粘流场进行了详细的分析．得到了进气室内各主要气动参数的分布情况。通过在进气室喉部增加导叶以及对导叶出口弯道型线进行改进等方法有效减小了进气室内的气流分离。数值计算结果表明,改进后计算模型出口多变效率提高约1．5％,效果显著。