旋渦式壓氣機(jī)是一種流量小、揚程高的氣體增壓裝置,因其獨特的增壓原理,可作吹吸氣兩用,一定工況下可替代壓縮機(jī),具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本文針對某型號雙級旋渦式壓氣機(jī)中的單級旋渦增壓結(jié)構(gòu),進(jìn)行了三維建模與網(wǎng)格劃分,利用CFD軟件對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)值計算并對其結(jié)果進(jìn)行了分析,得到了以下研究成果:1.對流道與簡化后的間隙分別劃分網(wǎng)格,以交界面的形式在前處理軟件中進(jìn)行組裝,此種方式極大簡化了帶有極薄特征的模型的建立。通過對此種思路建立的模型進(jìn)行數(shù)值運算,得到與試驗結(jié)果相近的性能曲線,驗證了縱向旋渦的存在,進(jìn)一步的流場分析驗證了增壓原理,說明此種建模思路的合理性。2.隨著葉輪葉片數(shù)的增加,設(shè)備的壓升與效率不斷增加,但增長幅度越來越小。通過對不同葉片數(shù)旋渦結(jié)構(gòu)的內(nèi)部流場分析,產(chǎn)生這種結(jié)果是因為在葉片數(shù)量較少時,葉片數(shù)的增加會導(dǎo)致氣體螺旋運動過程中增壓次數(shù)增加;而當(dāng)葉片數(shù)達(dá)到一定數(shù)目時,增壓次數(shù)趨于穩(wěn)定,導(dǎo)致壓升增長幅度減小至不再變化。3.隨著輪徑比的增加,設(shè)備的壓升與效率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,說明旋渦結(jié)構(gòu)的輪徑比存在一個合理范圍,本文所研究的旋渦結(jié)構(gòu)最佳輪徑比在0.73~0.76之間。4.隨著葉片寬度的增加,設(shè)備的壓升呈現(xiàn)先增加后不變的趨勢,設(shè)備的效率呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢。是由于隨著葉片寬度的增加,葉片攪動產(chǎn)生的旋渦有一部分并沒有參與到縱向旋渦對氣體的動量交換中,使得壓力不再進(jìn)一步增加,效率出現(xiàn)下降。5.環(huán)形流道截面的倒角通過影響縱向旋渦的形成和質(zhì)量,最終影響了設(shè)備的壓升。一定主體尺寸下的旋渦結(jié)構(gòu),在固定的葉片結(jié)構(gòu)下存在一個最佳倒角范圍,本文所研究的旋渦結(jié)構(gòu)最佳范圍:靠近葉尖處18~20°;靠近葉片根部處12~15°。6.隔舌角度的減小可以提高設(shè)備的壓升,但較小的隔舌角度會使隔舌處溫度較高的區(qū)域擴(kuò)大,影響設(shè)備使用壽命。7.得出了不同轉(zhuǎn)速下該尺寸單級旋渦結(jié)構(gòu)的壓升曲線,為工程應(yīng)用中轉(zhuǎn)速選擇提供參考。通過正交試驗法與極差分析法,選取三個結(jié)構(gòu)參數(shù)為優(yōu)化指標(biāo),分別得到了該單級旋渦結(jié)構(gòu)最大效率和最大壓升的結(jié)構(gòu)配置方案。
【學(xué)位單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH45
【部分圖文】：

蘭州交通大學(xué)碩士學(xué)位論文氣機(jī)的概述氣機(jī)種用途廣泛的流體機(jī)械，其作用是將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w揚程的大小，風(fēng)機(jī)可分為通風(fēng)機(jī)（風(fēng)壓約小于 15kPa）氣機(jī)（風(fēng)壓約大于 30kPa）。本文所研究風(fēng)機(jī)以型號 C要研究對象為該雙級旋渦風(fēng)機(jī)中單個旋渦結(jié)構(gòu)，該風(fēng)機(jī)稱其為旋渦式壓氣機(jī)。

旋渦式壓氣機(jī)的開發(fā)與性能研究的分類機(jī)在生產(chǎn)應(yīng)用中越來越多，其種類較多，有多與進(jìn)出氣口位置歸類出氣口處的環(huán)形流道與葉片不相通的葉輪形式進(jìn)氣口—通道—葉輪葉道—環(huán)形流道—出氣口。出氣口處的環(huán)形流道與葉片直接相通的葉輪形：進(jìn)氣口—葉輪葉道—環(huán)形流道—出氣口。圖

(a) (b) (c)1）a 開式流道；2）b 閉式流道；3）c 半開式流道圖 1.3 流道的形式（3）根據(jù)環(huán)形流道與葉輪位置歸類旋渦式壓氣機(jī)根據(jù)不同的使用要求，常用的幾種組合方式如圖 1.4 所示。a）閉式葉輪外圓流道b）閉式葉輪雙側(cè)邊流道c）閉式葉輪單側(cè)邊流道d）開式葉輪雙側(cè)邊流道e）開式葉輪單側(cè)邊流道
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