非均勻速度入流的徑流式擴壓器流動機理研究.pdf

1、離心葉輪出口流速沿展向存在明顯的差異，使得下游的擴壓器內(nèi)部流動結構復雜，擴壓器性能惡化和工作范圍變窄，嚴重制約了離心壓氣機性能的提升。為了掌握葉輪出口流動對擴壓器內(nèi)部流場的影響機理并提出相應解決方案，本文對展向速度線性分布的入流下擴壓器的性能和流場結構展開了研究，主要包括以下內(nèi)容：
　　1.研究了進口延伸段內(nèi)氣流角變化規(guī)律及對擴壓器流動的影響，建立了其長度的確定方法
　　研究了無葉延伸段內(nèi)流動發(fā)展，其附面層流體流經(jīng)邊界條件引

2、起的順壓梯度和通道擴張的逆壓梯度，氣流角先減小后增大；主流內(nèi)氣流角先略增后在附面層增長的影響下減小，從徑向速度和周向速度兩方面對氣流角變化原因進行詳盡分析。研究發(fā)現(xiàn)附面層內(nèi)過大的氣流角會使下游葉片擴壓器通道內(nèi)產(chǎn)生強烈的二次流引發(fā)分離。結合工作狀態(tài)和結構尺寸及下游葉片對無葉延伸段氣流角的影響的研究，建立了具有通用性的延伸段長度確定方法。
　　2.揭示來流速度沿展向線性分布造成擴壓器性能惡化和流動結構變化的機理并試驗驗證
　　對

3、均勻與非均勻入流情況下葉片式擴壓器的性能和內(nèi)部細致流動進行數(shù)值計算與分析，研究了來流沿展向速度非均勻分布對葉片擴壓器性能和流動特征的影響，通過壓力梯度的對比分析得出流動結構變化的機理，并設計單側擴張通道試驗系統(tǒng)，試驗驗證流動機理分析的正確性。來流非均勻時，擴壓器展向各個流面間相互影響，壓力分布趨向進口馬赫數(shù)為展向平均值的流層，低馬赫數(shù)入流層以較低的動能承受相對更高的壓力阻力，其葉背產(chǎn)生新的流動分離特征，嚴重的分離堵塞使得擴壓器性能變差，

4、擴壓程度下降近4％，損失增加約0.7%。
　　3.探索適應展向速度非均勻的入流的掠形葉片，并分析性能提高的原理
　　提出后掠型葉片擴壓器的設計方法，對不同掠角的后掠型葉片擴壓器性能數(shù)值模擬，通過對比分析直葉片和掠葉片擴壓器性能和流場結構，得出掠形狀可以使葉片前緣加速情況發(fā)生變化，改變流動初始最大逆壓力梯度值，流動因此更加容易。
　　4.設計了全環(huán)形徑流擴壓器試驗臺，為開展后續(xù)實驗工作建立基礎
　　設計全環(huán)徑流葉片