離心壓縮機固定元件改型的擴穩(wěn)研究.pdf

1、離心壓縮機是一種典型的能量轉(zhuǎn)換裝置，其主要的工作原理是氣流經(jīng)過葉輪流道，在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動下，獲得從原動機的機械能轉(zhuǎn)化為而來的動能和壓力能。離心壓縮機中的擴壓器、回流器等固定元件，對提高離心壓縮機整級的性能、拓寬穩(wěn)定運行的工況范圍發(fā)揮著舉足輕重的作用。固定元件因為受到上游葉輪對流動帶來的影響以及本身葉片結(jié)構(gòu)對內(nèi)部流動的約束，其內(nèi)部流動十分復(fù)雜，因此探索固定元件內(nèi)部的流動機理對合理設(shè)計和優(yōu)化結(jié)構(gòu)具有很大的指導(dǎo)意義。本文針對沈陽鼓風(fēng)機廠提

2、供的LB56150 KY108離心壓縮機模型級的固定元件（擴壓器和回流器），借助旋轉(zhuǎn)機械流動數(shù)值分析專用軟件NUMECA，進行內(nèi)部流場分析和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，擴大原模型級的穩(wěn)定工況，提高壓縮機的整級性能。
　　擴壓器改型的第一部分主要分析了葉片擴壓器與葉輪的徑向間隙（無葉擴壓段長度）對離心壓縮機性能的影響。在擴壓器入口半徑與葉輪出口半徑比R3/R2=1.06～1.20的范圍內(nèi)對六個不同無葉擴壓段長度的模型進行數(shù)值模擬，得出的結(jié)論是:在原

3、模型的基礎(chǔ)上無葉擴壓段的長度逐漸增大，減少了葉輪出口近輪蓋處的不穩(wěn)定流動分離渦，優(yōu)化了擴壓器入口處的氣流角分布均勻性，從而改善了葉輪，擴壓器以及壓縮機整級的性能。但是無葉擴壓段長度過大(R3/R2≥1.20)會造成嚴(yán)重的流動損失，使壓縮機整級的性能大幅下降。
　　擴壓器改型的第二部分分析了葉片擴壓器的不同收縮方式對離心壓縮機性能的影響。本文研究了沿輪轂、輪蓋、輪轂+輪蓋三種方式的擴壓器寬度收縮對離心壓縮機性能的影響，三種方式收縮的

4、比例保持一致。發(fā)現(xiàn)葉片擴壓器寬度收縮能拓寬離心壓縮機的穩(wěn)定運行工況，大幅提高小流量工況下壓縮機的多變效率和壓比，其中僅沿輪蓋收縮處的方式擴穩(wěn)與提高性能的效果最優(yōu)。擴壓器寬度收縮優(yōu)化了葉片擴壓器進出口的氣流角及徑向周向速度的分布，減小了擴壓器內(nèi)的流動分離渦。
　　在離心壓縮機的回流器葉片結(jié)構(gòu)的研究中，對不同回流器入口安裝角的離心壓縮機級性能進行了數(shù)值模擬，并利用能量梯度理論對不同入口安裝角下的回流器內(nèi)部的流動狀況進行分析，得到每一種