【摘要】：離心壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各部門,如石油、化工、冶金、鋼鐵、食品、紡織等各個(gè)行業(yè)。失速和喘振是離心壓縮機(jī)在小流量工況下出現(xiàn)的非穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象,是決定壓縮機(jī)穩(wěn)定安全運(yùn)行范圍的重要因素。延緩壓縮機(jī)失速、防止壓縮機(jī)喘振、擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍,是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)研究的重要內(nèi)容。 本文在對(duì)某半開式離心壓縮機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)研究過程中,發(fā)現(xiàn)其葉頂區(qū)域存在較大范圍的低速旋渦區(qū)。在此基礎(chǔ)上,本文針對(duì)半開式離心壓縮機(jī)提出了一種新的具有自適應(yīng)功能的機(jī)匣處理方法——孔式機(jī)匣處理方法。該方法與傳統(tǒng)機(jī)匣處理方法相比,流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)、氣流流動(dòng)情況以及內(nèi)部回流的作用均有不同,并具有自適應(yīng)功能:即可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況條件,自動(dòng)調(diào)節(jié)抽吸孔內(nèi)流量,來適應(yīng)(或達(dá)到)擴(kuò)穩(wěn)要求。在設(shè)計(jì)工況附近,抽吸孔內(nèi)無流動(dòng)及附加流動(dòng)損失,可保持原設(shè)計(jì)點(diǎn)的壓比、效率。在小流量工況,葉輪壓比較高,抽吸孔內(nèi)產(chǎn)生與葉輪內(nèi)主流反向的抽吸氣流,可延緩失速喘振的發(fā)生。在大流量工況,葉輪壓比較低,抽吸孔內(nèi)存在與葉輪內(nèi)主流同向的旁通氣流,可增大堵塞流量。本文對(duì)此進(jìn)行了深入細(xì)致地研究,主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下: 1)針對(duì)孔式機(jī)匣處理方法,進(jìn)行了深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:葉輪失速裕度可提高20%左右,同時(shí)堵塞裕度也獲得提高,效率則基本保持不變。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。 2)建立了轉(zhuǎn)速為22790 r/min的高速離心壓縮機(jī)非定常流動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái),實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了不同壓縮機(jī)進(jìn)口流量工況下抽吸孔內(nèi)確實(shí)存在著兩種不同流動(dòng)方向的氣流,并且也證實(shí)了孔式機(jī)匣處理方法自適應(yīng)功能的機(jī)理。數(shù)值計(jì)算結(jié)果同樣也表明抽吸孔內(nèi)存在著兩種流動(dòng)方向的氣流。 3)采用定常和非定常的數(shù)值計(jì)算方法研究了孔式機(jī)匣處理方法對(duì)壓縮機(jī)性能及葉輪內(nèi)部流動(dòng)的影響機(jī)理,發(fā)現(xiàn)孔式機(jī)匣處理方法主要改善了葉頂區(qū)域的流場(chǎng),尤其是非定常的抽吸氣流可改善葉輪進(jìn)口葉頂區(qū)域的流場(chǎng),這是該方法能夠以較小的孔內(nèi)抽吸流量(不超過壓縮機(jī)進(jìn)口流量的5%)得到近20%的失速裕度擴(kuò)大效果的主要原因。這同時(shí)也表明葉頂區(qū)域流場(chǎng)對(duì)葉輪的穩(wěn)定工作范圍有重要影響。 4)建立了設(shè)計(jì)抽吸孔徑向位置的計(jì)算公式,并對(duì)影響孔式機(jī)匣處理方法作用效果的因素進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)抽吸孔的直徑大小對(duì)孔式機(jī)匣處理方法影響顯著,對(duì)于確定的壓縮機(jī)葉輪,抽吸孔的直徑大小存在最優(yōu)值,而抽吸孔的數(shù)目對(duì)孔式機(jī)匣處理方法的影響較小,為孔式機(jī)匣處理方法的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH452
【圖文】：

圖 1-1 Emmons 等對(duì)失速傳播機(jī)理 釋 意圖Fig. 1-1 Explanation of stall mechanism by Emmons et al的早期研究開始于二十世紀(jì)四五十年代，主要是通過實(shí)驗(yàn)等進(jìn)行了觀測(cè)。對(duì)于旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的最早描述見于 1945一臺(tái)低速離心壓縮機(jī)上，作者利用貼線法在擴(kuò)壓器中觀測(cè)

許多研究者進(jìn)行了機(jī)匣處理的大量研究，其中研究開始較早也較多的是槽類、縫類機(jī)匣處理方法。圖1-2 給出了典型的周向槽機(jī)匣處理方法（Circumferential groove casing treatment）、軸向傾斜縫機(jī)匣處理方法（Axial skewed slot treatment）、軸向縫機(jī)匣處理方法（Axial slotcasing treatment）以及葉片角向縫機(jī)匣處理方法（Blade angle slot treatment）的結(jié)構(gòu)示

道流，按二吸和吹，解釋了失速推遲的原因。但是 Prince 等提度與失速邊界及其改進(jìn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，而且徑圖 1-3 Prince 等提出 模型簡(jiǎn)圖Fig. 1-3 Model sketch of Prince et al

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 王偉;帶孔式機(jī)匣處理半開式離心葉輪數(shù)值研究[D];上海交通大學(xué);2013年

本文編號(hào)：2783816