微型燃氣輪機向心透平氣動性能的數(shù)值研究.pdf

1、微型燃氣輪機具有高效、可靠、結(jié)構(gòu)緊湊及排放低等優(yōu)點,在能源動力及軍事工業(yè)中占有十分重要的地位,微型燃氣輪機的研發(fā)和應(yīng)用是目前的重點研究課題.本文研究了微型燃氣輪機關(guān)鍵部件向心透平的結(jié)構(gòu)設(shè)計,編寫了向心透平葉輪、噴嘴環(huán)和進氣蝸殼的設(shè)計計算程序.在利用Pro/Engineer、ICEM-CFD、STAR-CD等軟件的基礎(chǔ)上建立了一個向心透平內(nèi)部三維流場的數(shù)值計算分析平臺,對WD095型向心透平的內(nèi)部流場進行了數(shù)值計算與分析.計算結(jié)果表明靜止

2、部件設(shè)計相當成功,改進設(shè)計的空間很小;轉(zhuǎn)動部件葉輪從總體上來說設(shè)計比較成功,但存在著一定的改進設(shè)計的空間.針對流動分析過程中發(fā)現(xiàn)的問題,本文對WD095型向心透平結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計進行了探索.通過三個算例初步探討了蝸殼幾何尺寸對于向心透平性能的影響;利用數(shù)值實驗的方法研究了噴嘴環(huán)葉片出口角度與向心透平質(zhì)量流量之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系;在葉輪設(shè)計中重點研究了葉片拋物面指數(shù)t對向心透平性能的影響,通過優(yōu)化指數(shù)t改善了葉輪中的流動,使向心透平的效率提高了2

3、.18個百分點;對于原始設(shè)計方案流動分析結(jié)果表明,短葉片的設(shè)計對于葉輪內(nèi)部的流動有著比較重要的影響,本文針對流場中的問題提出了一種不同的設(shè)計方法,進一步減小了葉輪中的流動損失.本文通過各種措施的改進,最終使向心透平的效率在原方案基礎(chǔ)上提高了2.6個百分點.本文的研究工作歸納出了向心透平優(yōu)化設(shè)計的一些指導(dǎo)性結(jié)論,本文所建立的向心透平氣動設(shè)計與流動數(shù)值分析平臺為結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供了一個實用而有力的工具,該平臺可以大大的縮短設(shè)計周期,節(jié)約設(shè)計成