【摘要】：離心壓縮機(jī)由于其效率高、壓比高以及安全工作范圍大等一系列優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于渦輪增壓器和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)中。葉輪作為其主要工作部件之一，其性能的優(yōu)劣直接決定了離心葉輪效率的高低。近年來(lái)，半開(kāi)式離心葉輪由于其壓比高、圓周速度大等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于石化和冶金領(lǐng)域中，但是葉輪流動(dòng)損失主要是由于葉頂間隙流引起的，間隙泄漏渦流和二次流與邊界層流相互作用對(duì)葉輪氣動(dòng)性能以及葉輪出口流場(chǎng)有重要的影響。為明確半開(kāi)式離心葉輪的間隙值與間隙氣流對(duì)葉輪氣動(dòng)性能的影響規(guī)律，，本文采用數(shù)值計(jì)算方法分析了葉頂相對(duì)間隙值0-10%下的葉輪氣動(dòng)性能、葉片載荷分布、間隙泄漏量、熵、熵增等流動(dòng)參數(shù)的變化規(guī)律。 對(duì)典型離心葉輪的數(shù)值計(jì)算和分析發(fā)現(xiàn)，間隙的存在導(dǎo)致葉輪性能降低，但是這種降低可以是線性的或者分段線性的關(guān)系；間隙泄漏量與載荷具有相同的分布規(guī)律，證明葉頂載荷是葉輪內(nèi)泄漏程度的主要控制因素；在設(shè)計(jì)工況下，間隙的存在只影響流道后半段的葉頂表面靜壓分布，在非設(shè)計(jì)工況下，間隙還會(huì)影響葉片前緣位置附近的區(qū)域，同時(shí)在流道中部壓力面?zhèn)却嬖诿黠@的壓力快速降低和回升現(xiàn)象，這是由間隙進(jìn)口強(qiáng)烈氣流加速運(yùn)動(dòng)造成的；間隙流在不同工況運(yùn)行狀態(tài)下形成間隙渦流，其本身的能量損失較小，但間隙流橫穿間隙后與主流相互摻混造成的損失是引起葉輪效率降低的主要因素。 本文的研究結(jié)果為離心葉輪的設(shè)計(jì)、改進(jìn)提供了有價(jià)值的數(shù)值研究依據(jù)。
【圖文】：

得圖。的影響一直都被國(guó)內(nèi)外研究人員所關(guān)注，國(guó)了有無(wú)葉頂間隙對(duì)流場(chǎng)的影響，通過(guò)與子午進(jìn)行比較，提出間隙的存在會(huì)使得葉輪效率混亂；楚武力和劉志偉[18]對(duì)半開(kāi)式離心葉輪進(jìn)度，出口流場(chǎng)的變化特征等，指出了當(dāng)間隙會(huì)觀測(cè)到有明顯的回流現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)葉輪的高轉(zhuǎn)速離心葉輪中的激波形成的機(jī)理以及其附面層干擾是葉輪能量損失的主要原因；賈對(duì)葉輪氣動(dòng)性能的影響,提出了在相同的切隙的葉柵會(huì)有較大的效率；劉正先[22-24]研究量的結(jié)構(gòu)形態(tài)以及其帶來(lái)的能量損失，指出間摻混是引起葉輪效率降低的主要因素之一。圖 1-1 半開(kāi)式離心葉輪的子午流道示意圖

(a)馬赫數(shù)分布 (b)標(biāo)準(zhǔn)化螺旋以及壓力分布圖 2-1 葉高 90%位置處流道參數(shù)[35]當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)激波時(shí)，氣流流動(dòng)參數(shù)會(huì)發(fā)生突變，如壓力、密度等。在超音速氣流中誘發(fā)激波有以下三種情況[46]：1）為氣流的偏轉(zhuǎn)角所決定的激波。這類(lèi)情況主要出現(xiàn)在物體繞流的外部流動(dòng)問(wèn)題中。氣流通過(guò)激波后，氣流方向應(yīng)平行于物體表面，才能滿(mǎn)足物面邊界條件，因此這類(lèi)激波是由來(lái)流馬赫數(shù)M∞和氣流偏轉(zhuǎn)角θ 來(lái)規(guī)定的。2）為壓力條件所決定的激波。這涉及到自由邊界的一類(lèi)問(wèn)題，例如超聲速氣流從噴管射出時(shí)，如果氣流的出口壓力cp 低于背壓Bp ，那么超音速氣流會(huì)產(chǎn)生斜激波以提高壓力，這時(shí)激波的強(qiáng)度是由壓比B cp p 所決定的，這就是自由邊界的壓力條件。3）為壅塞所決定的激波。在管道流動(dòng)中可能發(fā)生某種壅塞現(xiàn)象，這會(huì)迫使超音速的上游氣流在某處發(fā)生激波，使氣流作某種調(diào)整，這種激波的強(qiáng)度是由最大流量的極限條件所決定的。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類(lèi)號(hào)】：TH452

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2558238