基于開源平臺(tái)OpenFOAM建立離心壓氣機(jī)數(shù)值計(jì)算程序,分別使用SSTk-ω和Spalart-Allmaras兩種湍流模型對(duì)帶無葉擴(kuò)壓器的離心壓氣機(jī)進(jìn)行了全流道數(shù)值模擬,從壓力、速度、熵產(chǎn)等多個(gè)角度分析了離心壓氣機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)特性,探究了不同湍流模型對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的影響。結(jié)果表明:SST k-ω能更好地反映二次流、渦流、流動(dòng)分離等現(xiàn)象,Spalart-Allmaras湍流模型中葉輪射流-尾流影響較大;由間隙泄漏流引起的低速區(qū)從葉頂前緣逐步發(fā)展到葉頂尾緣,最后進(jìn)入無葉擴(kuò)壓器進(jìn)行增壓降速,形成了流動(dòng)損失,降低了離心壓氣機(jī)效率;離心壓氣機(jī)內(nèi)部高熵區(qū)主要集中在輪蓋側(cè),輪盤側(cè)相對(duì)于輪蓋側(cè)熵值較小,離心壓氣機(jī)流道內(nèi)部熵值隨葉高增加而增加。 

【文章來源】：電力科學(xué)與工程. 2020,36(04)

【文章頁(yè)數(shù)】：9 頁(yè)

【部分圖文】：

離心葉輪與無葉擴(kuò)壓器幾何模型

使用AutoGrid軟件對(duì)離心葉輪進(jìn)行網(wǎng)格劃分，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)選擇default,hub和shroud與葉片的間隙為0.2 mm，對(duì)葉片前后緣、葉頂間隙及葉片壁面設(shè)置邊界層數(shù)進(jìn)行網(wǎng)格加密，完成對(duì)單個(gè)流道高質(zhì)量網(wǎng)格的劃分。在Gambit中對(duì)無葉擴(kuò)壓器進(jìn)行六面體結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，應(yīng)用尺寸函數(shù)對(duì)無葉擴(kuò)壓器壁面附近進(jìn)行網(wǎng)格加密，設(shè)置邊界層網(wǎng)格為15層，增長(zhǎng)率為1.2，以保證壁面附近的Y+值為1附近。經(jīng)過網(wǎng)格無關(guān)性驗(yàn)證，最終選取離心壓氣機(jī)網(wǎng)格為650萬。其中離心葉輪網(wǎng)格數(shù)量為400萬，無葉擴(kuò)壓器網(wǎng)格為250萬。離心葉輪單流道網(wǎng)格示意圖如圖2所示。1.2 控制方程

為驗(yàn)證數(shù)值模型計(jì)算方法的準(zhǔn)確性，以公開發(fā)表實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)報(bào)告的LSCC離心葉輪為研究對(duì)象[19]，將基于SST k-ω湍流模型數(shù)值模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。通過改變進(jìn)口流量工況，獲得不同流量工況下的流量-總壓比性能曲線，結(jié)果如圖3所示。由圖3可知，模擬結(jié)果總體上要低于實(shí)驗(yàn)值，但性能曲線變化趨勢(shì)一致且比較接近，最大偏差為9.3%。由于葉輪機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)網(wǎng)格數(shù)和網(wǎng)格質(zhì)量要求較高，且選擇的湍流模型不同，數(shù)值離散方法帶來的差異，計(jì)算求解器選擇不同，這些都可能造成數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值偏差。因此可以認(rèn)為，本文的計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的。

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3309291