葉輪是高速離心空壓機的核心部件,其運轉速度高,葉片形狀復雜。氣流在葉輪內部流動為復雜的三維可壓縮粘性流動,葉輪在工作時受力復雜,機組故障的65%為葉輪故障。為降低其故障率,提高機組運行效率,采用數(shù)值模擬結合實驗的方法,對葉輪內部流場進行了三維數(shù)值模擬,并對影響葉輪氣動性能的因素進行研究,在此基礎上應用流固耦合的方法對葉片的強度進行了全面評估。主要工作如下：1、建立了葉輪內部流場的數(shù)學模型,利用CFD仿真軟件CFX對葉輪內部流場進行了數(shù)值模擬,得到了其內部氣流的壓力場、速度場和溫度場,揭示了氣流在葉輪內部壓力、速度、溫度的變化情況,捕捉到了渦流、二次流等流動特征。2、分析得出了流量變化對葉輪出口壓力、出口溫度以及葉輪內部流動狀況的影響規(guī)律；得出了葉頂間隙對葉輪出口壓力、出口溫度和葉輪內部流動的影響規(guī)律；得出了葉片數(shù)目對葉輪出口壓力、出口溫度和葉輪內部流動的影響規(guī)律。3、對葉輪在工作時葉片所受氣動載荷的大小和分布狀況進行了分析,并在綜合考慮氣動載荷和離心載荷的基礎上,對葉輪進行了流固耦合分析,揭示了氣動載荷對葉輪強度性能的影響,綜合考慮葉輪的變形以及不同葉頂間隙下葉輪的氣動性能,確定葉輪工... 

【文章來源】：中南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
目錄
1 緒論
    1.1 概述
    1.2 課題的來源與意義
    1.3 離心空壓機葉輪流場研究方法概述
    1.4 國內外葉輪流場及性能研究現(xiàn)狀
    1.5 研究內容和方法
    1.6 本章小結
2 葉輪流場數(shù)值計算模型
    2.1 離心空壓機結構及工作原理
    2.2 離心空壓機葉輪內部流動數(shù)值模擬研究
        2.2.1 可壓縮湍流流動控制方程
        2.2.2 葉輪流場湍流模型
    2.3 葉輪模擬邊界條件
        2.3.1 入口、出口邊界條件
        2.3.2 壁面條件的處理
    2.4 方程的離散與計算方法
    2.5 本章小結
3 葉輪流場數(shù)值模擬
    3.1 葉輪流道模型建立與網(wǎng)格劃分
    3.2 邊界條件的確定
    3.3 高速離心空壓機葉輪內部流場模擬結果及分析
        3.3.1 壓力場分析
        3.3.2 速度場分析
        3.3.3 溫度場分析
    3.4 本章小結
4 離心空壓機葉輪性能影響因素研究
    4.1 流量對葉輪性能的影響研究
        4.1.1 流量與入口、出口壓力關系
        4.1.2 流量與入口、出口溫度關系
        4.1.3 流量與葉輪效率關系
    4.2 葉頂間隙對葉輪性能的影響研究
        4.2.1 葉頂間隙與出口壓力的關系
        4.2.2 葉頂間隙與出口溫度的關系
        4.2.3 葉頂間隙與葉輪效率的關系
    4.3 葉片數(shù)目對葉輪性能的影響研究
        4.3.1 葉片數(shù)目與出口壓力關系
        4.3.2 葉片數(shù)目與出口溫度關系
        4.3.3 葉片數(shù)目與葉輪效率關系
    4.4 本章小結
5 考慮氣動載荷時的葉輪力學分析
    5.1 葉輪力學有限元分析概述
    5.2 葉輪氣動載荷分析
    5.3 葉輪力學有限元分析
        5.3.1 幾何建模與材料屬性
        5.3.2 葉輪網(wǎng)格劃分
        5.3.3 邊界條件與載荷
        5.3.4 氣動載荷作用下求解結果與分析
        5.3.5 綜合作用下求解結果與分析
    5.4 本章小結
6 葉輪氣動性能實驗研究
    6.1 實驗項目
    6.2 實驗設備與儀器
    6.3 實驗系統(tǒng)
    6.4 實驗步驟
    6.5 實驗結果與分析
        6.5.1 流量對葉輪入口壓力影響實驗結果及分析
        6.5.2 流量對葉輪出口壓力影響實驗結果及分析
        6.5.3 流量對葉輪出口溫度影響實驗結果及分析
7 結論與展望
    7.1 主要工作及結論
    7.2 研究不足與展望
參考文獻
攻讀學位期間主要的研究成果
致謝



本文編號：2992770