壓氣機濕壓縮特性及水滴運動研究.pdf

1、作為燃?xì)廨啓C的部件之一，壓氣機耗功通常占渦輪膨脹功的1/2至2/3，因此降低壓氣機壓縮耗功對增加燃機輸出功的作用明顯。濕壓縮技術(shù)通過向壓氣機內(nèi)部噴入細(xì)微液滴的蒸發(fā)，起到對壓縮氣流的冷卻作用，降低了壓縮耗功，提升了燃機的輸出功率及熱效率。因此，作為改善燃機性能的有效措施之一，濕壓縮技術(shù)近年來備受關(guān)注。本文利用數(shù)值方法對壓氣機濕壓縮過程機理進行了一系列研究。具體分為以下幾個方面：
　　對濕壓縮壓氣機內(nèi)部氣液兩相之間的傳熱傳質(zhì)過程進行了

2、分析，采用水滴的傳熱傳質(zhì)模型來考慮濕壓縮過程中連續(xù)相與離散相之間的雙向耦合作用。研究了壓氣機濕壓縮過程中水滴與壁面的相互作用以及氣動力二次破碎的影響，建立了水滴撞擊壁面模型及氣動力二次破碎模型。
　　分別以單級及多級壓氣機為研究對象，在所建立的水滴撞擊壁面模型及氣動力二次破碎模型的基礎(chǔ)上，利用 CFD方法對壓氣機進氣噴霧的性能和葉柵流場進行了研究。在多級壓氣機濕壓縮過程的研究中，討論了不同噴霧條件下各級之間濕壓縮特性的變化及水滴的

3、徑向遷移情況。結(jié)果表明，在噴霧適量、水滴顆粒尺寸較小的情況下，單/多級濕壓縮壓氣機性能提升幅度較高；但是噴霧過量、或顆粒尺寸較大的情況下，單/多級濕壓縮壓氣機性能提升幅度較低，甚至出現(xiàn)低于干壓縮壓氣機的現(xiàn)象。因此，濕壓縮過程噴霧條件的控制非常重要。以體積流量衡量，濕壓縮使多級壓氣機前面級更接近于流量較大的干壓縮情況，而后面級更接近于流量較小的干壓縮情況，且壓力與動葉負(fù)荷分布呈現(xiàn)出前減后增的趨勢。
　　本文對于單/多級濕壓縮壓氣機穩(wěn)

4、定工作邊界處的進氣噴霧影響進行了研究。分析了單/多級壓氣機近失速及近堵塞邊界濕壓縮條件下的通流能力、整體性能以及多級壓氣機級間參數(shù)的變化規(guī)律。得出在適當(dāng)?shù)膰婌F條件下，單/多級壓氣機近失速邊界通流能力提升程度較高，失速現(xiàn)象得到抑制甚至消除；而在近堵塞邊界處，多級壓氣機堵塞程度的變化與噴霧量及顆粒度有關(guān)。
　　噴霧后，霧滴將會不可避免的堆積于葉片表面處形成液膜。本文以Rotor37為研究對象，將葉片表面 Wall-film模型引入濕壓