本文關(guān)鍵詞：多級軸流式壓氣機內(nèi)部流場分析和優(yōu)化設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本文是在國家973項目資助下,結(jié)合鋼鐵企業(yè)開展風(fēng)機節(jié)能的實際需要而開展的。鋼鐵行業(yè)中的高爐鼓風(fēng)機隨著鋼鐵生產(chǎn)過程和季節(jié)的變化,經(jīng)常處于變工況運行狀態(tài),這就對其變工況特性提出更高的要求。另外,為了適應(yīng)現(xiàn)代快節(jié)奏、高效率的生產(chǎn)要求,需要加快高爐設(shè)備的投料速度,進而需要更高的高爐鼓風(fēng)機排氣壓力。 本文對某13級軸流式壓氣機的內(nèi)部流場進行全三維數(shù)值模擬數(shù)值分析。針對原型機變工況運行時靜葉吸力面角區(qū)位置流動分離較為嚴重的情況,首先進行正彎優(yōu)化設(shè)計,探討正彎葉片的引入在全工況范圍內(nèi)對壓氣機的流動特性帶來的影響,并重點分析改型前后近喘振點的流場特征。結(jié)果表明,適當(dāng)?shù)恼龔澬Ч梢砸种平菂^(qū)分離的發(fā)生和發(fā)展,從而恢復(fù)角區(qū)的擴壓能力,同時級間匹配良好,變工況性能明顯好于原型,整個流場獲得改善,最終壓氣機的壓比、效率和喘振裕度均有所提高。 此外,通過分析靜葉輪轂間隙對流動的影響,發(fā)現(xiàn)由于端壁移動方向、泄漏流方向均與原先吸力面端壁處的分離渦方向相反,能在一定程度上抑制分離流動,所以合理的間隙流、端壁旋轉(zhuǎn)都會使壓氣機流動特性獲得提升。在靜止端壁邊界條件下,適當(dāng)間隙范圍內(nèi)流動效率隨著間隙的增大提升；在旋轉(zhuǎn)端壁邊界條件下,當(dāng)間隙增大到一定程度時,流動效率隨著間隙的增大下降。 要設(shè)計一臺新的多級軸流壓氣機,在現(xiàn)有壓氣機的基礎(chǔ)上進行加零級設(shè)計來增加質(zhì)量流量或提高壓比以得到滿足新要求的壓氣機,可以很大程度上縮短設(shè)計周期、增加設(shè)計可靠性、降低設(shè)計成本。本文在原13級軸流壓氣機基礎(chǔ)上,采用�；恿慵壴O(shè)計方案提高壓比。通過反復(fù)計算確定零級設(shè)計方案,成功地將原13級軸流壓氣機流量提高9.5%、壓比提高18%,加零級后新設(shè)計的壓氣機與原13級軸流壓氣機匹配良好,加級后壓氣機基本能夠穩(wěn)定運行,改型達到預(yù)期要求。
【關(guān)鍵詞】：軸流壓氣機 彎葉片 輪轂間隙 �；蛹� 失速\喘振 數(shù)值模擬
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院（工程熱物理研究所）
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH453
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-26
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 壓氣機發(fā)展史12-15
• 1.2.1 軸流壓氣機發(fā)展12-14
• 1.2.2 壓氣機設(shè)計體系發(fā)展14-15
• 1.3 壓氣機提高效率措施15-17
• 1.3.1 彎扭葉片15-16
• 1.3.2 附面層抽吸16
• 1.3.3 固體壁面特殊處理16
• 1.3.4 掠葉片16-17
• 1.4 壓氣機提高壓比措施17-20
• 1.4.1 增大葉片折轉(zhuǎn)角17
• 1.4.2 提高葉尖切線速度17
• 1.4.3 低展弦比17
• 1.4.4 串聯(lián)葉柵17
• 1.4.5 �；蛹�17-20
• 1.5 壓氣機變工況特性研究進展20-25
• 1.5.1 壓氣機非穩(wěn)定工況機理研究20-21
• 1.5.2 擴穩(wěn)方法研究21-25
• 1.6 本章小結(jié)25-26
• 第2章 數(shù)值模擬方法26-35
• 引言26
• 2.1 NUMECA軟件介紹26-29
• 2.1.1 AutoGrid旋轉(zhuǎn)機械結(jié)構(gòu)網(wǎng)格自動生成器27-28
• 2.1.2 FINE/Turbo結(jié)構(gòu)網(wǎng)格流動分析軟件28-29
• 2.1.3 CFView后處理軟件29
• 2.2 數(shù)值模擬方案29-34
• 2.2.1 計算模型29-30
• 2.2.2 網(wǎng)格密度30-31
• 2.2.3 湍流模型31-33
• 2.2.4 第一層網(wǎng)格y~+33-34
• 2.2.5 邊界條件34
• 2.3 本章小結(jié)34-35
• 第3章 彎葉片對流動影響分析35-51
• 引言35-36
• 3.1 最佳改型方案分析36-37
• 3.2 特性曲線分析37-38
• 3.3 極限流線分析38-40
• 3.4 第一級靜葉靜壓系數(shù)分析40-42
• 3.5 第一級靜葉S1流面流線、熵分析42-43
• 3.6 對后排葉柵的影響43-47
• 3.7 對前排葉柵的影響47-48
• 3.8 最終方案48-50
• 3.9 本章小結(jié)50-51
• 第4章 靜葉間隙流場分析51-68
• 引言51-52
• 4.1 流線分析52-59
• 4.1.1 體流線分析52-53
• 4.1.2 S2流面吸力面極限流線分析53-54
• 4.1.3 S3流面流線分析54-57
• 4.1.4 S1流面流線分析57-59
• 4.2 特性曲線分析59-61
• 4.3 S1、S3流面熵損失分析61-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第5章 �；蛹壴O(shè)計68-88
• 引言68
• 5.1 壓氣機�；蛹壴O(shè)計原理68-69
• 5.2 選擇匹配點69-70
• 5.3 改型要求70
• 5.4 零級一維設(shè)計70-72
• 5.4.1 1-1截面計算71
• 5.4.2 3-3截面計算71-72
• 5.4.3 2-2截面計算72
• 5.5 環(huán)量分布規(guī)律選取72-77
• 5.5.1 壓氣機流動假設(shè)72-73
• 5.5.2 環(huán)量計算公式推導(dǎo)73-74
• 5.5.3 環(huán)量沿徑向分布規(guī)律選擇74-77
• 5.6 進口預(yù)旋方案77-79
• 5.6.1 葉根處加反預(yù)旋77-78
• 5.6.2 葉頂處加正預(yù)旋78-79
• 5.6.3 最終導(dǎo)葉扭曲規(guī)律79
• 5.7 葉片幾何參數(shù)79-80
• 5.8 子午流道形式80-81
• 5.9 軸向距離81-82
• 5.10 葉片數(shù)82
• 5.11 最終計算結(jié)果82-87
• 5.11.1 加級前后對比分析83-85
• 5.11.2 加級后計算結(jié)果分析85-87
• 5.12 本章小結(jié)87-88
• 第6章 結(jié)論88-89
• 參考文獻89-94
• 致謝94-95
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文95-96
• 作者簡歷96

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 杜鑫;王松濤;王仲奇;;彎葉片對壓氣機靜葉根部間隙泄漏流動的影響[J];動力工程學(xué)報;2010年01期

2 梁高林;汪國川;盧成浩;李艷青;;軸流式壓縮機性能測試及結(jié)果分析[J];風(fēng)機技術(shù);2009年06期

3 鄭嚴,S愔匾，

本文編號：284529