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.     

低稠度半高叶片扩压器的模型级性能研究

通过数值模拟的方法研究了低稠度半高叶片扩压器在大流量离心压缩机模型级中的应用,并比较了其与无叶扩压器对模型级气动性能影响的差异.研究结果表明:采用低稠度半高叶片扩压器的模型级基本消除了盖侧附近低总压高熵值的区域,气动性能有较大提高.     

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.     

叶片扩压器在小流量离心压缩机中的应用研究

应用流动分析软件Fine/Turbo对叶片扩压器在压缩机基本级环境条件下进行了数值研究.在设计工况和变工况下获得叶片扩压器内部详细的流动规律,并对有叶片扩压器和无叶扩压器的级进行了性能比较.计算结果对于小流量离心压缩机的基本级采用叶片扩压器比采用无叶扩压器能获得更大的静压恢复系数,并提高了小流量压缩机基本级的气动性能.     

离心鼓风机和离心压缩机的性能预测

以NASA TN D-6729/7487研究报告为基础,对11个离心鼓风机及离心压缩机的模型级算例进行了性能预测并与实测数据对比分析,给出了叶片或无叶扩压器级相适用的损失模型.     

不同类型扩压器对离心式压缩机结构振动与辐射噪声影响的试验研究

扩压器是离心压缩机中的重要部件之一,不同类型的扩压器对压缩机的各方面性能影响很大。本文以MCL离心压缩机为研究对象,分别选取了全高叶片扩压器、楔形扩压器、半高叶片扩压器和无叶扩压器4种扩压器,在φ200模型级试验台上,开展了在不同流量下,不同扩压器对压力脉动(PP)、振动和声强影响的试验,获得不同类型的扩压器对结构振动与辐射噪声的影响的结果,选择楔形扩压器更具有优势,为离心压缩机的优化设计打下基础。     

离心压缩机小流量级叶片扩压器的改进研究

采用数值模拟方法对某一离心压缩机小流量级内部全三维有粘流场进行了详细的分析,得到了内部各元件主要气动参数的分布情况.通过减小D4/D2值,减小叶栅稠度,增大当量扩张角等方法有效减小了叶片扩压器内的摩擦损失.数值计算结果表明,改进后计算模型多变效率提高约1.02％,效果显著.     

某带无叶扩压器的离心压缩机内部流动特性与稳定性分析*

为了分析确定引起离心压缩机失稳的关键部件,结合实验数据,采用数值模拟的方法对某带无叶扩压器的离心压缩机在90%转速下的性能与内部流动进行了详细模拟。综合分析实验所得的级特性线、动态压力信号、叶轮和扩压器内部特征流动,结果表明无叶扩压器为造成该离心压缩机失稳的关键部件。通过比较无叶扩压器在最高效率点与近失速点下内部的流动特征,提出了可能的扩稳方法。     

离心压缩机末级最佳D_4/D_2值的数值研究

考虑到离心压缩机末级各通流元件之间的相互影响,将末级叶轮、无叶扩压器和排气蜗壳组合一起对扩压器出口直径与叶轮直径的比值D4/D2进行研究,通过对不同D4/D2条件下的整级模型进行数值模拟,研究扩压器流道长短对整级性能的影响,对离心压缩机末级流场及D4/D2值变化与离心压缩机整级性能的变化关系进行了详细的对比分析.研究结果表明,D4/D2值的变化对末级整级性能有较大的影响,并存在一个使级效率为最大值的最佳D4/D2值,D4/D2过大或过小都将使整级效率下降.     

离心压缩机级半开式叶轮采用无叶和串列扩压器的性能分析

使用CFD软件对某高能头半开式离心压缩机的级,在分别采用无叶扩压器和串列扩压器时进行了流动模拟和性能分析,给出了两种情况下的流场分布和性能比较。结果表明,在高能头系数的级中采用串列扩压器可以有效地改善叶轮出口流场,减少流动损失,提高压力恢复系数和级效率。     

Experimental study of centrifugal compressor vaneless diffuser width

Seven different vaneless diffuser designs for a centrifugal compressor, varying only in diffuser width, were studied experimentally. The studied diffuser widths versus impeller exit width were 1.0, 0.903, 0.854, and 0.806. Three of the narrowed diffusers had the width reduced from the hub and shroud divided evenly, and the three others had the width reduced only from the shroud. The total and static pressures, the total temperature and the flow angles at the diffuser inlet and outlet were measured at the design rotational speed with three different mass flows. The impeller and diffuser performance was studied along with the axial distributions of flow angles and velocities in the diffuser. The results revealed that the pinch improved the compressor stage and impeller performance but deteriorated the diffuser performance. The pinch clearly decreased the secondary flow region present near the shroud. The pinch implemented in the shroud is more beneficial than pinch divided between the hub and the shroud. In order to obtain the beneficial effects of pinch, the pinch should be sufficient. However, excessive pinch deteriorates the compressor performance.     

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。     

EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF ROTATING STALL FOR A LOW-SPEED CENTRIFUGAL COMPRESSOR

Unsteady flows and rotating stall of a low-speed centrifugal compressor are investigated by measuring vaneless diffuser wall static pressure fluctuation and internal flow fields at different small flow fluxes. During the experiment, firstly the real time static pressure fluctuations on the vaneless diffuser shroud at different circumferential and radial position were acquired by high-frequency dynamic pressure transducers. Discrete Fourier transformation analysis and cross-correlation analysis were applied to the experimental results to ascertain the rotating stall beginning operation conditions and stall cells numbers and rotating speed. Secondly, the vaneless diffuser inlet flow angle distribution along diffuser width direction was acquired by single hotwire, which was compared with SENOO＇s analysis results. At last, the internal flow fields of the centrifugal compressor were investigated with a particle image velocimetry （PIV） system at different small flow fluxes. The flow field development of vaneless diffuser and blade flow passage are given at rotating stall conditions. The experiments enrich the understanding of rotating stall flow phenomenon of the low-speed centrifugal compressor and provide full experiment data for designing high performance centrifugal compressor.     

不同扩压器形式对叶轮内流动影响的研究

针对离心式压缩机模型级进行了数值模拟,与试验结果对比验证了计算模型的正确性,用无叶扩压器代替叶片扩压器在相同的边界条件下进行流场数值模拟,根据模拟结果对比分析了两种情况下叶轮内部的流动特征,揭示了叶片扩压器和无叶扩压器对离心式压缩机级内流场的影响规律.     

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。