本文關(guān)鍵詞：基于葉片載荷分布的離心壓縮機(jī)葉輪設(shè)計(jì)與優(yōu)化

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【摘要】：離心壓縮機(jī)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各部門中占有重要的地位。離心葉輪作為離心壓縮機(jī)中的核心部件,其性能的好壞影響著離心壓縮機(jī)甚至整個(gè)工業(yè)流程性能,因此離心葉輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和優(yōu)化方法一直被研究者們關(guān)注。離心葉輪的氣動(dòng)設(shè)計(jì)方法主要分為正問題與反問題兩大類。正問題方法是通過直接控制葉片幾何參數(shù)更改葉型,然后通過數(shù)值計(jì)算求解該葉輪的的流場(chǎng)信息以驗(yàn)證葉輪的性能是否符合要求,此種方法較依賴于設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)且易造成葉片不光滑導(dǎo)致葉輪性能下降。反問題設(shè)計(jì)方法的出現(xiàn)可以使設(shè)計(jì)者通過直接控制葉片載荷分布來修改葉型,達(dá)到設(shè)計(jì)目的,避免了正問題設(shè)計(jì)方法的弊端,與之而來的問題是如何給定合理的載荷分布從而獲得高效的葉輪。針對(duì)以上問題,首先本文將使用反問題設(shè)計(jì)軟件首先對(duì)一中等流量系數(shù)(Φ1=0.1)的離心葉輪進(jìn)行設(shè)計(jì),并利用數(shù)值方法研究不同載荷分布對(duì)其外特性、內(nèi)流場(chǎng)及葉片幾何參數(shù)的影響。分別對(duì)盤側(cè)與蓋側(cè)載荷分布對(duì)葉輪外特性的影響進(jìn)行了研究,結(jié)果表明蓋側(cè)前加載葉輪可以獲得較高的效率及較寬的阻塞工況,但喘振裕度較小,中加載葉輪有較寬的工況范圍但效率較前加載略低,后加載葉輪對(duì)小流量工況有利。對(duì)該葉輪來說,盤側(cè)后加載可以獲得較高的葉輪效率及較寬的工況范圍。此外,本文還對(duì)載荷分布如何影響葉輪內(nèi)流現(xiàn)象進(jìn)行了研究,包括葉輪內(nèi)回流現(xiàn)象、二次流現(xiàn)象及摩擦損失。并通過以上研究對(duì)葉輪設(shè)計(jì)過程中如何給定載荷分布型式進(jìn)行了總結(jié)。其次本文根據(jù)所得到的結(jié)論對(duì)兩個(gè)具有代表性的離心葉輪進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化,分別為大流量系數(shù)(Φ1=0.206)離心葉輪的設(shè)計(jì)及有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的中小流量系數(shù)(Φ1=0.068)離心葉輪的優(yōu)化。大流量系數(shù)離心葉輪設(shè)計(jì)點(diǎn)多變效率為96.5%且變工況性能較好,中小流量離心壓縮機(jī)級(jí)效率提高1.3%,所得到的結(jié)論為離心壓縮機(jī)葉輪設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供指導(dǎo)。本課題由遼寧省自然科學(xué)基金資助。
【關(guān)鍵詞】：離心葉輪 反設(shè)計(jì) 葉片載荷分布 數(shù)值模擬 氣動(dòng)設(shè)計(jì)優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH452
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-14
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容12-14
• 2 全三元反問題設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬方法14-25
• 2.1 全三元反問題設(shè)計(jì)理論14-19
• 2.1.1 可壓縮流流場(chǎng)計(jì)算14-16
• 2.1.2 葉片型線計(jì)算16
• 2.1.3 設(shè)計(jì)軟件相關(guān)輸入?yún)?shù)16-19
• 2.2 CFD數(shù)值模擬方法19-24
• 2.2.1 控制方程19-20
• 2.2.2 湍流模型20-21
• 2.2.3 網(wǎng)格生成21-24
• 2.2.4 多重網(wǎng)格技術(shù)24
• 2.3 本章小結(jié)24-25
• 3 載荷分布形式對(duì)離心葉輪流場(chǎng)的影響25-59
• 3.1 蓋側(cè)載荷分布對(duì)離心葉輪外特性的影響25-39
• 3.1.1 葉輪外特性變化規(guī)律25-32
• 3.1.2 葉輪型線變化規(guī)律32-34
• 3.1.3 葉輪內(nèi)流場(chǎng)分析34-39
• 3.2 載荷分布對(duì)葉輪內(nèi)流的影響39-51
• 3.2.1 載荷分布對(duì)分離損失的影響39-43
• 3.2.2 載荷分布對(duì)二次流的影響43-51
• 3.3 盤側(cè)載荷分布對(duì)氣動(dòng)性能的影響51-57
• 3.3.1 盤側(cè)載荷分布對(duì)葉輪外特性的影響52-53
• 3.3.2 盤側(cè)載荷變化對(duì)葉形的影響53-54
• 3.3.3 盤側(cè)載荷分布對(duì)內(nèi)流場(chǎng)的影響54-57
• 3.4 本章小結(jié)57-59
• 4 離心葉輪設(shè)計(jì)及優(yōu)化59-71
• 4.1 大流量系數(shù)離心葉輪設(shè)計(jì)59-64
• 4.2 中小流量系數(shù)離心葉輪的優(yōu)化64-70
• 4.3 本章小結(jié)70-71
• 結(jié)論與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況76-77
• 致謝77-78

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱營(yíng)康,曹琦,姚承范;離心壓縮機(jī)葉片載荷分析[J];航空學(xué)報(bào);1989年05期

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本文編號(hào)：639648