通流部分幾何形狀對高負(fù)荷離心壓氣機(jī)的影響.pdf

1、離心壓氣機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用廣泛,最具代表性的是運(yùn)用在壓縮機(jī)、渦輪增壓器和渦軸、渦槳發(fā)動機(jī)中。隨著科技的飛速發(fā)展,在國民經(jīng)濟(jì)和國防科技中對離心壓氣機(jī)性能的需求也越來越高。現(xiàn)代離心壓氣機(jī)正向著更高負(fù)荷方向發(fā)展,葉輪通道內(nèi)的流動狀態(tài)隨之趨于復(fù)雜化,深刻認(rèn)識通道內(nèi)部的復(fù)雜流動、如何改善和提高性能成為研究的關(guān)鍵。近些年國內(nèi)外廣泛開展針對高負(fù)荷離心壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)方法的數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)研究,低成本、短周期的全三維數(shù)值模擬成為熱點(diǎn)。
　　本文對

2、NASA低速離心葉輪LSCC和德國宇航局KrainH等人設(shè)計(jì)的高壓比離心壓氣機(jī)進(jìn)行了數(shù)值驗(yàn)證,通過分析高壓比離心壓氣機(jī)內(nèi)部流動狀況,進(jìn)一步認(rèn)識高轉(zhuǎn)速下的半開式結(jié)構(gòu)使端壁損失和葉頂泄漏損失不可避免,以及進(jìn)口葉頂?shù)募げ〒p失、激波與附面層相互干擾引起的分離流動、通道中的二次流損失、尾跡損失、葉輪與擴(kuò)壓器的相互作用等造成了離心壓氣機(jī)的主要損失來源。
　　探討了高負(fù)荷離心葉輪通流幾何形狀的設(shè)計(jì)思路和提高性能的方法。借助商業(yè)軟件研究了鈍形、圓

3、形、橢圓形等不同前緣和尾緣形狀的影響,橢圓形較鈍形前緣使壓比高5％,效率高2%。討論了氣動掠形在離心壓氣機(jī)中的作用,通過改變前緣前掠和后掠角度以及不同的掠高來控制端壁損失和葉頂激波結(jié)構(gòu),全葉高的前掠使流量最大增加2%,效率最大提高1%。在KrainH等人的高壓比離心葉輪的基礎(chǔ)上改變分流葉片組成形式,設(shè)計(jì)了包括單側(cè)小葉片、雙側(cè)小葉片在內(nèi)的不同形式葉輪,利用不同形式的分流葉片來調(diào)節(jié)離心葉輪通道中的復(fù)雜流動,可使葉輪重量最大減輕約11%,效率