發(fā)布時(shí)間：2020-09-17 20:06

　　 超臨界二氧化碳(Supercritical Carbon Dioxide,SCO_2)離心壓縮機(jī)具有可靠性高、體積小、質(zhì)量輕、效率高等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是新能源領(lǐng)域最具應(yīng)用前景的動(dòng)力設(shè)備之一。本文基于一元流動(dòng)理論和準(zhǔn)三元設(shè)計(jì)方法,由設(shè)計(jì)熱力參數(shù)得到SCO_2離心壓縮機(jī)三維模型,對(duì)離心壓縮機(jī)的流場(chǎng)及氣動(dòng)性能進(jìn)行了研究,另外對(duì)SCO_2離心壓縮機(jī)通流部件的幾何和氣動(dòng)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值分析和優(yōu)化設(shè)計(jì),最終得到的SCO_2離心壓縮機(jī)總壓比可達(dá)到1.78,多變效率達(dá)87.2%,達(dá)到設(shè)計(jì)要求,最后對(duì)優(yōu)化后的葉輪強(qiáng)度進(jìn)行了校核計(jì)算。論文的主要工作如下:首先,介紹了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)的基本原理、控制方程及二氧化碳真實(shí)氣體模型,給出了SCO_2離心壓縮機(jī)的三維建模、網(wǎng)格劃分和數(shù)值模擬的參數(shù)設(shè)置。接著,對(duì)SCO_2離心壓縮機(jī)葉輪的氣動(dòng)性能進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,并從葉輪出口安裝角、分流葉片長(zhǎng)度、分流葉片周向位置以及葉片數(shù)這四個(gè)角度對(duì)葉輪進(jìn)行了優(yōu)化,分析了不同的結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)SCO_2離心壓縮機(jī)氣動(dòng)性能的影響規(guī)律。進(jìn)而,對(duì)無葉擴(kuò)壓器和蝸殼進(jìn)行了優(yōu)化分析,研究了無葉擴(kuò)壓器型式、蝸殼截面面積和蝸舌倒圓半徑這三個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)SCO_2離心壓縮機(jī)氣動(dòng)性能的影響規(guī)律,同時(shí),還對(duì)SCO_2離心壓縮機(jī)整機(jī)的變工況性能進(jìn)行了研究。最后,對(duì)SCO_2離心壓縮機(jī)的葉輪強(qiáng)度進(jìn)行了研究,分析了額定工況下氣動(dòng)力、離心力分別單獨(dú)作用和共同作用時(shí)對(duì)葉輪強(qiáng)度的影響,并進(jìn)行了模態(tài)分析,對(duì)比研究選取了合適的葉輪制造材料,并得到了不同工作流量和工作轉(zhuǎn)速對(duì)葉輪所受最大等效應(yīng)力及最大總變形的影響規(guī)律。研究結(jié)果可以為SCO_2離心壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)提供一定的理論依據(jù)。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TH452
【部分圖文】：

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文2.3.1 葉輪子午面設(shè)計(jì)如圖 2-1 和 2-2 為葉輪的子午面示意圖和進(jìn)出口氣流的速度三角形，dh為輪轂直徑， 為吸力口直徑sd ， 為葉片進(jìn)口直徑1d ， 為葉片進(jìn)口寬度1b ， 為葉輪出口直徑2d ，2b 為葉輪出口寬度。其中sd 、2d 、2b 為葉輪設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。 W、U、C 分別為相對(duì)速度，圓周速度和絕對(duì)速度，1 代表進(jìn)口，2 代表出口。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文2.3.1 葉輪子午面設(shè)計(jì)如圖 2-1 和 2-2 為葉輪的子午面示意圖和進(jìn)出口氣流的速度三角形，dh為輪轂直徑， 為吸力口直徑sd ， 為葉片進(jìn)口直徑1d ， 為葉片進(jìn)口寬度1b ， 為葉輪出口直徑2d ，2b 為葉輪出口寬度。其中sd 、2d 、2b 為葉輪設(shè)計(jì)的主要參數(shù)。 W、U、C 分別為相對(duì)速度，圓周速度和絕對(duì)速度，1 代表進(jìn)口，2 代表出口。

建立業(yè)的流體機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，基于豐富的流程和經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)離心壓縮機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)的葉輪和蝸殼的初始設(shè)計(jì)模型，然后，生成 SCO2離心壓縮機(jī)的三維模型，表 2-2 葉輪和蝸殼的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)徑)葉輪進(jìn)口直徑 ds(mm)葉輪外徑d2(mm)葉輪寬162 306 片厚m)蝸殼進(jìn)口寬度 b3(mm)蝸殼最大面積 F(mm2)蝸殼長(zhǎng)度13.05 12077

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本文編號(hào)：2821170