半開式葉輪氣動優(yōu)化與結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文半開式葉輪氣動優(yōu)化與結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)研究StudyontheAerodynamicOptimizationandStructureImprovedDesignofSemiopenImpeller學(xué)號：星!墨!QQ壘墨大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要離心壓縮機(jī)作為在國民經(jīng)濟(jì)中占有舉足輕重地位的通用機(jī)械產(chǎn)品，其運(yùn)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(jì)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(jī)性能進(jìn)而提升其運(yùn)行效率，充分利用現(xiàn)有能源，顯然有著非常重要的現(xiàn)實(shí)和長遠(yuǎn)意義。葉輪作為離心壓縮機(jī)的核心部件，其運(yùn)行性能決定著整個機(jī)器的效率。因此，如何提升葉輪氣動性能，改善葉輪轉(zhuǎn)子動力學(xué)特性是本文研究的重點(diǎn)。本文針對某廠的樣機(jī)半開式葉輪進(jìn)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(jié)構(gòu)兩個方面。本文利用葉輪機(jī)械領(lǐng)域?qū)Ｓ玫腃FD分析軟件NUMECA進(jìn)行模擬，對某型半開式葉輪內(nèi)部流場進(jìn)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(jī)械設(shè)計(jì)軟件NREC進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過軟件的新型設(shè)計(jì)，在保證原始葉輪具體結(jié)構(gòu)及整級裝配方式不變的基礎(chǔ)上，多變效率提升了205％。新型設(shè)計(jì)方法的采取，雖然提升了葉輪運(yùn)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(shè)計(jì)的要求。基于進(jìn)一步提升葉輪效率的目的，本文針對葉輪背盤結(jié)構(gòu)進(jìn)行了新型設(shè)計(jì)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(yùn)轉(zhuǎn)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(jìn)行有限元分析，綜合考慮葉輪應(yīng)力及應(yīng)變等因素，得到了最優(yōu)的設(shè)計(jì)方案。最優(yōu)葉輪背盤設(shè)計(jì)方案明顯改善了葉輪的整體性能，將葉輪運(yùn)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(shè)計(jì)為06mm的直接原因。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)之后，我們可以更加精準(zhǔn)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(shè)計(jì)的葉輪進(jìn)行CFD模