本文關(guān)鍵詞：離心壓縮機(jī)喘振模型與穩(wěn)定性分析　出處：《上海交通大學(xué)》2011年碩士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：失速和喘振是離心壓縮機(jī)運(yùn)行過(guò)程中常見(jiàn)的非定常流動(dòng)現(xiàn)象,限制了機(jī)器的穩(wěn)定工作范圍,并且會(huì)影響其運(yùn)行的可靠性。因此,研究并掌握其非定常流動(dòng)的特性對(duì)提高離心壓縮機(jī)的設(shè)計(jì)效率,擴(kuò)大其穩(wěn)定運(yùn)行工作范圍和提高其可靠性有深遠(yuǎn)的意義。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和各類(lèi)先進(jìn)測(cè)量技術(shù)的出現(xiàn),研究葉輪機(jī)械內(nèi)部的流場(chǎng)的實(shí)驗(yàn)測(cè)量和數(shù)值模擬技術(shù)都得到了提高和完善,基于求解三維粘性Navier-Stokes方程的數(shù)值模擬方法對(duì)離心壓縮機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的研究提供了數(shù)學(xué)模型。Simulink軟件也能用于建立離心壓縮機(jī)的動(dòng)態(tài)模型,并通過(guò)對(duì)壓力和流量的頻率分析直觀地研究,由壓力和流量的頻率圖直觀研究非定常流動(dòng)現(xiàn)象的規(guī)律和特點(diǎn)。本文正是通過(guò)數(shù)值模擬和仿真相結(jié)合的方法來(lái)研究小流量下離心壓縮機(jī)內(nèi)部的非定常流動(dòng)現(xiàn)象。本文主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下: 1.基于分布式網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算硬件平臺(tái),使用商業(yè)CFD計(jì)算軟件CFX并結(jié)合出口氣腔模型,通過(guò)求解三維雷諾平均Navier-Stokes方程組,對(duì)美國(guó)Honeywell公司渦輪增壓器用高速離心壓縮機(jī)小流量下的失速流動(dòng)現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)值模擬。在數(shù)值模擬中采用全場(chǎng)(加蝸殼)計(jì)算網(wǎng)格。結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),離心壓縮機(jī)的蝸殼對(duì)失速流動(dòng)的影響是非常顯著的,蝸殼可以看作是壓縮機(jī)失速過(guò)程中的諧振管,它衰減了無(wú)葉擴(kuò)壓器產(chǎn)生的流動(dòng)不穩(wěn)定狀況,并在蝸殼中形成駐波的結(jié)構(gòu)。計(jì)算得到明顯的壓力和質(zhì)量流量的振蕩,其幅值隨著壓縮機(jī)質(zhì)量流量的減小而增加。 2.全場(chǎng)數(shù)值計(jì)算顯示出在失速周期中,隨著質(zhì)量流量的減小,不僅在擴(kuò)壓器的前蓋板進(jìn)口附近流場(chǎng)出現(xiàn)徑向逆流區(qū),而且在擴(kuò)壓器后蓋板的出口附近流場(chǎng)也出現(xiàn)了徑向逆流區(qū)。擴(kuò)壓器前蓋板進(jìn)口處的徑向逆流區(qū)可以歸因?yàn)閴嚎s機(jī)葉輪流道內(nèi)二次流的影響,而在擴(kuò)壓器后蓋板出口處的徑向逆流區(qū)可以歸因?yàn)槲仛?nèi)的影響。 3.失速周期中,在所選的某些時(shí)刻下蝸殼流道的截面下流動(dòng)會(huì)形成一個(gè)旋渦,在旋渦中心流動(dòng)損失較大,總壓較小。在蝸殼的出口直管段則由于渦流速度明顯減小,還有旋渦自身的不穩(wěn)定,使其在小流量下更容易發(fā)生破裂,導(dǎo)致蝸殼出口的截面中心區(qū)域出現(xiàn)逆流,逆流也是壓縮機(jī)失速特征的表現(xiàn)。在失速條件下截面中心的渦心會(huì)成對(duì)地破裂成反向旋轉(zhuǎn)的更小的旋渦。而蝸殼出口部分的失速可能是維持其內(nèi)部駐波結(jié)構(gòu)的能量源。 4.運(yùn)用Simulink軟件對(duì)大氣腔容積下的壓縮機(jī)系統(tǒng)性能進(jìn)行建模,調(diào)節(jié)節(jié)流閥參數(shù)值和穩(wěn)定流參數(shù)值,得到不同參數(shù)設(shè)置下的系統(tǒng)喘振圖和氣腔內(nèi)的壓力頻率,并比較研究這些參數(shù)對(duì)壓縮機(jī)喘振的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),穩(wěn)定參數(shù)與氣腔參數(shù)有一定關(guān)系,當(dāng)壓縮機(jī)幾何參數(shù)保持不變的基本狀況下,具有大容積氣腔離心壓縮機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定參數(shù)較大,在小流量下的失速現(xiàn)象更加明顯,從仿真圖可看出喘振環(huán)為經(jīng)典喘振。再次對(duì)小氣腔容積下的系統(tǒng)性能進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果得到較為緩和的喘振圖。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類(lèi)號(hào)】：TH452;TB533

【引證文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1353630