本文關鍵詞：高壓比離心壓氣機的流動分析及優(yōu)化改型

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【摘要】：作為核心的增壓裝置,離心壓氣機被廣泛應用于中小型航空發(fā)動機、燃氣輪機及渦輪增壓器中,在國民生產(chǎn)和國防建設中均發(fā)揮著重要作用。近年來不斷增長的軍事和能源需求對現(xiàn)代離心壓氣機的工作性能提出了更高的要求。針對離心壓氣機內復雜流動特征和流場結構的研究工作日顯重要,可以為高壓比、高效率和大流量離心壓氣機的設計和開發(fā)提供理論依據(jù)和工程指導。本文對某高轉速、高壓比離心壓氣機進行了細致的流動分析和優(yōu)化改型,該壓氣機由離心葉輪和兩列擴壓器組成。工作主要內容如下:1.對Eckardt實驗葉輪內流場進行了的數(shù)值研究,結果表明本文采用的數(shù)值方法和條件設置不僅能夠較準確地計算Eckardt葉輪的總體性能,還能很好地模擬離心葉輪內的速度、壓力分布,并且捕捉到與實驗相似的射流尾跡結構。2.詳細研究了設計工況下高轉速、高壓比離心壓氣機各組成單元(離心葉輪、徑向擴壓器和軸向擴壓器)的流動特征,準確指出了能量損失集中在離心葉輪機匣附近、徑向擴壓器葉根和葉頂附近,并說明了各區(qū)域能量損失的主要原因。3.深入分析了帶分流葉片離心葉輪內射流尾跡的形成和發(fā)展,并詳細解釋了尾跡區(qū)是離心葉輪內主要的低能流動積聚區(qū)和高熵區(qū)。研究了葉頂泄漏流、前緣激波對流道內附面層分離、回流現(xiàn)象和尾跡結構的影響,并指出泄漏流、前緣激波和二次流彼此相互影響,它們共同主導了高轉速葉輪內的流場結構和流動損失。4.根據(jù)壓氣機原型機的流動分析結果,在保證子午流道不變的基礎上對離心葉輪和徑向擴壓器進行級環(huán)境下的優(yōu)化設計,優(yōu)化后壓氣機的總體氣動性能大幅提升,設計工況下的流量、壓比和等熵效率分別提高8.2%、5.0%和13.1%。通過比較優(yōu)化前后離心壓氣機內的流場特征,發(fā)現(xiàn)原來三個高損失區(qū)的氣流流動得到改善,葉輪內的尾跡結構減弱,各列葉柵出口的氣流分布更加均勻。優(yōu)化后,離心葉輪的主葉片和分流葉片的載荷分布更加合理,做功能力提高;而徑向擴壓器的擴壓性能明顯提高,有效喉部面積增加。5.另外通過對優(yōu)化前后高轉速葉輪內流場的對比分析,深入探討了型面壓力對葉輪間隙流的重要影響,前緣激波對附面層分離的誘導作用以及強泄漏流對前緣激波的削弱效果。
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH452

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前5條

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本文編號：1170232