超临界二氧化碳离心压缩机设计及性能预测

离心压缩机是超临界二氧化碳(S-CO₂)循环系统中的关键部件之一，对系统的效率和稳定运行起决定性作用。区别于传统空气工质压缩机，S-CO₂工质的独特物性使得压缩机内部流场更为复杂；基于空气物性特点建立的损失模型也需要做针对性的修正以满足S-CO₂离心压缩机的性能预测要求，因此需要数值模拟研究探明压缩机内部流场特性，以此对压缩机性能预测方法做相应的改进。首先开展压缩机一维气动参数设计，并在一维设计参数的基础上建立三维模型，分析压缩机内部流场特点，发现分流叶片对内部流场有较大影响，同时变工况下叶轮内部流场发生改变也会引起出口气流角的变化，基于此，对压缩机非设计工况下滑移因子和计算叶片数进行修正，同时改进表面摩擦系数以预测压缩机的非设计工况性能。数值模拟结果表明，改进后模型的预测误差显著降低，非设计工况下平均效率误差从2.03%下降到0.16%。