【摘要】：微、小型燃氣輪機作為典型的分布式能源動力裝置,有著不錯的應用前景。離心壓氣機因具有單級壓比高、結構緊湊等優(yōu)點而廣泛應用于微、小型燃氣輪機的壓氣機部件中。因此,離心壓氣機的設計研究對于微、小型燃氣輪機的發(fā)展關系重大。本文對某4MW工業(yè)用燃氣輪機的第二級離心壓氣機部分進行設計和研究。首先,運用Concepts NREC軟件完成葉輪和葉片擴壓器的設計。葉輪按要求限制軸向尺寸,擴壓器采用先單列后串列的方式進行設計。通過NUMECA軟件對設計結果進行數(shù)值模擬,并依據(jù)計算結果調整相關參數(shù)以期得到較優(yōu)方案。隨后,針對設計葉輪展開了葉頂間隙、分流葉片長度和周向位置分布對葉輪性能影響的研究,結果表明:(1)葉輪的性能基本與葉頂間隙成正比,小間隙能夠有效抑制間隙流對葉輪內部流動的不利影響,減少跨葉片周向流動的氣流量。另外,間隙的影響區(qū)域主要分布在葉輪流道的后半部。(2)經(jīng)ANSYS有限元分析后,認為適合本葉輪的推薦間隙值為0.3mm。(3)分流葉片過長和過短都會對葉輪流場造成不利影響,分流葉片的長度存在一個兼顧性能和穩(wěn)定性的最佳值。對于本葉輪,當分流葉片中弧線/主葉片中弧線=0.63時,葉輪性能最佳。(4)分流葉片周向位置能夠改變葉片兩側通道的流動情況,并能夠影響葉頂間隙流在兩通道內的分布。對于本葉輪,當分流葉片位于相鄰主葉片正中間時,葉輪有著最佳的性能,且分流葉片向主葉片吸力面偏置時對流場的惡化程度較向壓力面偏置時更高。最后,研究了串列葉柵擴壓器后排周向位置對壓氣機性能的影響。將串列葉柵后排葉片在同一節(jié)距內選取6個均勻分布的角度,分別記作位置1-位置6。對這6組方案進行數(shù)值計算同時與單列葉片擴壓器進行對比。結果表明:串列葉柵擴壓器相比單列擴壓器有著更高的性能和穩(wěn)定性,且具有更高的靜壓恢復系數(shù)和均勻的出口速度分布;不同后排位置的壓氣機出口徑向速度和氣流角分布也存在較大差異,且能夠改變前排氣流分離帶來的影響。經(jīng)分析,認為后排葉片前緣距前排葉片壓力面約1/3節(jié)距時,壓氣機有著最佳的性能。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TK473

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