离心压缩机叶轮防共振逆向设计方法研究

离心式压缩机叶轮的逆向工程是设计压缩机叶轮的一个重要途径,逆向设计的压缩机叶轮的性能和稳定性对于压缩机的设计有着重要意义。针对压缩机的稳定性,对美国某增压机叶轮进行了逆向工程,并利用SAFT图法对离心叶轮的稳定性进行了分析,结果表明,SAFT图法能更好地判断叶轮的共振点,对叶轮的设计操作有着重要意义。同时,针对叶轮分析的模态阵型数据进行了分析,初步总结出了离心叶轮的共振规律,为共振判定以及计算提供了参考。     

时序效应对离心压缩机叶片非定常气动负荷影响

针对国内某大型企业不同机组离心压缩机叶轮叶片进行非定常流动数值分析,通过求解三维瞬态N-S方程组,得到流场分布和叶片表面的静压载荷信息。利用数值实验方法获得离心压缩机不同时序位置叶轮叶片表面动载荷的变化,并通过傅里叶变换得到叶轮叶片表面动载荷的分布特性,进而分析不同时序位置叶轮叶片表面气动负荷的差异。数值计算表明,时序效应对离心压缩机流道内流动以及叶轮叶片的非定常气动负荷存在不可忽略的影响,且合适的时序位置具有改进压缩机级性能的潜能。动载荷是压缩机叶轮叶片结构发生疲劳破坏的诱因,且不同机组离心压缩机中的时序效应对气动载荷的影响具有一致性。     

某型离心压缩机叶轮优化设计

针对某型离心压缩机实施改进结构和气动设计,并对其进行数值模拟。采用有限元方法对叶轮进行静力学计算和长寿命疲劳计算,计算出叶轮各部分的应变值和疲劳寿命,分析了叶轮可能出现的问题,并在此基础上对叶轮进行结构和气动优化设计。计算结果表明:改型离心叶轮达到了性能指标要求,可为类似的离心压缩机改型气动设计提供借鉴。     

叶顶间隙对离心叶轮气动性能影响研究

使用非结构化网格上的有限体积法,数值研究一半开式离心压缩机叶轮的内部流场、气动性能随叶顶间隙的变化规律。对原始叶轮相对间隙α=1．8％,数值计算所得到的气动性能参数与实验值符合非常好;对大范围叶顶相对间隙α=0．9％。7．0％内6种不同叶顶间隙下该叶轮的气动性能进行数值预测,随着叶顶间隙增大,离心叶轮气动效率、压比及转矩均降低,但变化曲线与线性函数相距甚远,呈现出典型的双平台变化关系。对所研究模型,综合考虑气动及强度振动因素,叶顶相对间隙最佳值取为2．6％,计算结果对离心压缩机设计具有一定的工程指导意义。     

大流量空压机离心段级间气动数据测量与分析

单台10万m~3/h制氧量空压机属于超大流量压缩机组,为保证入口流量与出口压力要求,采用轴流+离心的结构,八级全静叶可调轴流叶片满足流量调节要求;两级离心段级升压达到规定出口压力。为进一步掌握离心级叶轮性能,提高机组效率,为机组优化及后期产品升级提供数据支撑,在进行机组段性能测试的基础上,采用压力温度一体化探针测试叶轮入口气动性能参数变化情况,分析单级叶轮压比、效率等指标是否达到设计要求。这样由段至级的测试不仅为产品气动性能问题分析提供技术保证,更加为压缩机内部流场测试提供宝贵的经验。     

大流量系数离心压缩机叶轮及扩压器气动设计与分析

本文以流量系数等于0.2的离心压缩机为研究对象,发展了大流量系数离心压缩机的设计与分析方法,完成了该压缩机叶轮+扩压器的一维方案设计、二维子午流道设计和三维叶片设计,并利用CFD软件对所设计的叶轮+扩压器进行了数值验证。结果表明:所发展的设计方法能够用于大流量系数离心压缩机研发,气动性能指标满足设计要求,对进一步优化设计和结构强度分析具有应用价值。     

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。     

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。     

变厚度叶片对离心压缩机结构强度和性能影响

随着离心式压缩机向大流量、高压比、高效方向发展,使大型机组在设计、制造、使用寿命以及可靠性评估等方面存在一系列问题,特别是运行中存在的隐患。叶轮作为离心压缩机、泵等大型旋转机械的核心部件,其性能好坏直接关系到运行的安全性。离心压气机叶轮的结构设计既要考虑其气动性能,又要考虑其结构强度要求。本文研究了满足气动特性的叶轮结构的应力优化方法,用贝泽尔曲线拟合叶轮的子午线形状,通过叶片型线的放置角度和叶片厚度来控制叶片的三维形状。采用径向基函数(RBF),建立了叶轮的变效率和最大应力模型;利用cors-brf约束优化算法求解该优化问题。试验表明,该叶轮气动性能优良。     

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.     

多级离心压缩机级间弯道与回流器内流动的数值研究

对某型多级离心压缩机的气动性能进行了CFD数值研究,计算方法基于Jameson格式,湍流模型选择BaldwinLomax模型.对弯道与回流器等多级压缩机级间的静止部件内的气动特点进行研究,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化特征.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成对整机气动性能的下降.因此多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.     

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。     

离心压缩机大流量三元流叶轮的试验研究

本文对多级离心压缩机用的大流量三元叶轮的轮毂比大,相对宽度大,进口马赫数高,又要求轴向尺寸小的气动特点。论述了给定载荷的叶片设计方法和最佳叶片载荷分布型状;在无粘准三元设计计算中如何采用熵梯度使叶轮进口和出口流场计算与实际粘性流动相符合等问题。     

离心压缩机叶轮材料强度的确定原则

以实验分析为基础,综合各种因素对离心压缩机叶轮强度的影响,提出了离心鼓风机、压缩机设计中叶轮材料强度的确定原则和叶轮设计注意事项。     

带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明：加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。     

半开式离心叶轮气动阻尼的影响规律研究

离心压缩机半开式叶轮的阻尼是影响叶轮振动应力水平的重要因素,主要包括材料阻尼和气动阻尼.其中,气动阻尼的准确计算是叶轮动应力分析的前提.本文通过流固弱耦合方法研究了压缩机运行工况以及叶片振幅对气动阻尼的影响,并对影响规律进行了理论分析.研究结果表明,进口温度一定时,叶片气动阻尼比随进口流量的增大而增大;进口质量流量一定...     

离心叶轮转子正反转特性参数研究

离心压缩机的性能往往由其转速决定,由于大型设备转子的转动惯量很大,在启动和停机过程中,转速的变化也会因机组的性能受到影响,并影响其扭矩和功率。为了建立大型转子停机过程扭矩变化规律,本文针对离心叶轮建立了考虑工质气动力矩、轴承摩擦力矩的转子转速变化模型。通过测试带出口气罐的离心风机系统气动参数变化,得到风机转子在不同初始转速下惰走曲线和带转子反转情况下转速变化规律。根据模型计算得到的转速数据与实验得到的转速数据比较吻合,可为抑制大型离心压缩机转子反转提供技术依据。     

离心压缩机2级叶轮断裂失效分析

采用宏观、微观及SEM等分析方法,对离心压缩机2级叶轮断裂失效原因进行分析。结果表明,离心压缩机叶轮断裂原因是由于断裂源处表面脱碳,存在大量铁素体,使叶轮在该处硬度、强度及耐疲劳性能明显下降,难以承受压缩机工作状态对其产生的应力作用,形成疲劳方式开裂。     

蒸汽离心压缩机技术研究

简介了蒸汽离心压缩机叶轮的特殊性及主要性能、结构参数;指出了技术关键及创新点.与国外同类机组性能做了比较.最后对经济效益进行了分析.     

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.