半開式葉輪氣動優(yōu)化與結構改進設計研究.pdf

1、碩士學位論文半開式葉輪氣動優(yōu)化與結構改進設計研究StudyontheAerodynamicOptimizationandStructureImprovedDesignofSemiopenImpeller學號：星!墨!QQ壘墨大連理工大學DalianUniversityofTechnology大連理工大學碩士學位論文摘要離心壓縮機作為在國民經(jīng)濟中占有舉足輕重地位的通用機械產(chǎn)品，其運行性能的優(yōu)劣對能源的充分利用與否有很大影響。隨著經(jīng)濟社會的

2、快速發(fā)展，能源需求量在不斷提高，因此，改善離心壓縮機性能進而提升其運行效率，充分利用現(xiàn)有能源，顯然有著非常重要的現(xiàn)實和長遠意義。葉輪作為離心壓縮機的核心部件，其運行性能決定著整個機器的效率。因此，如何提升葉輪氣動性能，改善葉輪轉子動力學特性是本文研究的重點。本文針對某廠的樣機半開式葉輪進行優(yōu)化分析，具體研究主要集中在葉片型式及葉輪背盤結構兩個方面。本文利用葉輪機械領域專用的CFD分析軟件NUMECA進行模擬，對某型半開式葉輪內(nèi)部流場進行

3、分析研究，查找葉輪存在的問題，并利用現(xiàn)有的國際著名的葉輪機械設計軟件NREC進行優(yōu)化設計。通過軟件的新型設計，在保證原始葉輪具體結構及整級裝配方式不變的基礎上，多變效率提升了205％。新型設計方法的采取，雖然提升了葉輪運行效率，但相對于現(xiàn)今葉輪的高效率高性能來講，提升幅度并不是很理想，葉輪效率依然很低，不符合高性能葉輪設計的要求?；谶M一步提升葉輪效率的目的，本文針對葉輪背盤結構進行了新型設計方案的提出，利用有限元分析軟件ANSYS，在

4、綜合考慮葉輪自身運轉所具有的離心力及流場氣動載荷共同作用等因素，也即在考慮流固耦合作用的情況下，對葉輪進行有限元分析，綜合考慮葉輪應力及應變等因素，得到了最優(yōu)的設計方案。最優(yōu)葉輪背盤設計方案明顯改善了葉輪的整體性能，將葉輪運行振動幅度減小了一半左右。原始葉輪振動幅度大也是葉輪葉頂間隙設計為06mm的直接原因。通過優(yōu)化設計之后，我們可以更加精準的控制葉頂間隙，將其值控制在一個更加理想的范圍之內(nèi)。利用NUMECA對最終設計的葉輪進行CFD模