【摘要】：微、小型燃?xì)廨啓C(jī)作為典型的分布式能源動(dòng)力裝置,有著不錯(cuò)的應(yīng)用前景。離心壓氣機(jī)因具有單級(jí)壓比高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于微、小型燃?xì)廨啓C(jī)的壓氣機(jī)部件中。因此,離心壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)研究對(duì)于微、小型燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)展關(guān)系重大。本文對(duì)某4MW工業(yè)用燃?xì)廨啓C(jī)的第二級(jí)離心壓氣機(jī)部分進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。首先,運(yùn)用Concepts NREC軟件完成葉輪和葉片擴(kuò)壓器的設(shè)計(jì)。葉輪按要求限制軸向尺寸,擴(kuò)壓器采用先單列后串列的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過NUMECA軟件對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行數(shù)值模擬,并依據(jù)計(jì)算結(jié)果調(diào)整相關(guān)參數(shù)以期得到較優(yōu)方案。隨后,針對(duì)設(shè)計(jì)葉輪展開了葉頂間隙、分流葉片長度和周向位置分布對(duì)葉輪性能影響的研究,結(jié)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(duì)葉輪內(nèi)部流動(dòng)的不利影響,減少跨葉片周向流動(dòng)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(rèn)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(huì)對(duì)葉輪流場(chǎng)造成不利影響,分流葉片的長度存在一個(gè)兼顧性能和穩(wěn)定性的最佳值。對(duì)于本葉輪,當(dāng)分流葉片中弧線/主葉片中弧線=0.63時(shí),葉輪性能最佳。(4)分流葉片周向位置能夠改變?nèi)~片兩側(cè)通道的流動(dòng)情況,并能夠影響葉頂間隙流在兩通道內(nèi)的分布。對(duì)于本葉輪,當(dāng)分流葉片位于相鄰主葉片正中間時(shí),葉輪有著最佳的性能,且分流葉片向主葉片吸力面偏置時(shí)對(duì)流場(chǎng)的惡化程度較向壓力面偏置時(shí)更高。最后,研究了串列葉柵擴(kuò)壓器后排周向位置對(duì)壓氣機(jī)性能的影響。將串列葉柵后排葉片在同一節(jié)距內(nèi)選取6個(gè)均勻分布的角度,分別記作位置1-位置6。對(duì)這6組方案進(jìn)行數(shù)值計(jì)算同時(shí)與單列葉片擴(kuò)壓器進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明:串列葉柵擴(kuò)壓器相比單列擴(kuò)壓器有著更高的性能和穩(wěn)定性,且具有更高的靜壓恢復(fù)系數(shù)和均勻的出口速度分布;不同后排位置的壓氣機(jī)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(rèn)為后排葉片前緣距前排葉片壓力面約1/3節(jié)距時(shí),壓氣機(jī)有著最佳的性能。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TK473

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