本文關(guān)鍵詞： 雙軸壓氣機(jī) 進(jìn)氣系統(tǒng) 蜂窩器 輪蓋空腔 閉式葉輪　出處：《中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：離心壓氣機(jī)作為重要的增壓部件被廣泛應(yīng)用于微小型燃?xì)廨啓C(jī)中。雙軸結(jié)構(gòu)的雙級(jí)離心壓氣機(jī)體積小、壓比高、工作裕度大,在很多先進(jìn)機(jī)型中都得到應(yīng)用。國(guó)內(nèi)對(duì)于雙軸結(jié)構(gòu)壓氣機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究尚不多見(jiàn),國(guó)外公開(kāi)發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)也很少,為了完成某雙軸結(jié)構(gòu)雙級(jí)離心壓氣機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究,本文開(kāi)展相關(guān)若干關(guān)鍵技術(shù)研究工作,用創(chuàng)新性的方法分別解決實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研制、實(shí)驗(yàn)件研制以及實(shí)驗(yàn)方案制定三個(gè)方面中的技術(shù)難題。新建雙軸實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用動(dòng)力對(duì)置方案,所以必須采用徑向進(jìn)氣系統(tǒng),該進(jìn)氣系統(tǒng)需要在有限幾何空間限定條件下滿足寬流量范圍高供氣品質(zhì)的要求,可供參考的經(jīng)驗(yàn)較少;實(shí)驗(yàn)件中采用閉式離心葉輪,輪蓋空腔顯著影響葉輪所受的軸向推力及流場(chǎng)結(jié)構(gòu),需要對(duì)其進(jìn)行深入研究才能確定實(shí)驗(yàn)件軸承及平衡盤的技術(shù)方案;雙軸實(shí)驗(yàn)件高、低壓軸的轉(zhuǎn)速各異,在保證實(shí)驗(yàn)件安全的前提下如何測(cè)量組合壓氣機(jī)氣動(dòng)性能也沒(méi)有相關(guān)的參考,必須要充分考慮雙軸實(shí)驗(yàn)件的特點(diǎn),制定適應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。本文針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)研制、實(shí)驗(yàn)件研制及實(shí)驗(yàn)方案制定時(shí)存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:1.設(shè)計(jì)出滿足實(shí)驗(yàn)需求的一種新穎徑向進(jìn)氣系統(tǒng),在該系統(tǒng)中通過(guò)巧妙布置蜂窩整流器的方法來(lái)提高供氣品質(zhì)。采用多孔介質(zhì)模型簡(jiǎn)化處理方法,實(shí)現(xiàn)蜂窩整流器復(fù)雜結(jié)構(gòu)與進(jìn)氣系統(tǒng)的耦合計(jì)算,解決數(shù)值計(jì)算的難點(diǎn)問(wèn)題。多輪優(yōu)化后的計(jì)算結(jié)果表明,該系統(tǒng)在整個(gè)流量范圍內(nèi)表現(xiàn)較佳。2.采用五孔探針測(cè)量進(jìn)氣系統(tǒng)小流量工況下出口流場(chǎng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在測(cè)試的流量工況下該系統(tǒng)的出口流場(chǎng)十分均勻,同時(shí)實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值吻合較好,完成計(jì)算方法可信度和設(shè)計(jì)方案先進(jìn)性的驗(yàn)證。3.對(duì)帶有空腔的閉式葉輪進(jìn)行數(shù)值模擬,詳細(xì)研究輪蓋空腔的流場(chǎng)結(jié)構(gòu),并分析輪蓋空腔及泄漏流對(duì)葉輪性能、流場(chǎng)細(xì)節(jié)及軸向推力等方面的影響。4.采用性能疊加法研究雙軸壓氣機(jī)在不同折合轉(zhuǎn)速組合下的性能,分析高低壓級(jí)共同工作時(shí)的特點(diǎn)。
[Abstract]:Centrifugal compressor, as an important supercharging component, is widely used in micro gas turbine. Two-stage centrifugal compressor with two-axis structure is small in volume, high in pressure ratio and large in working margin. In order to complete the experimental research of a two-stage centrifugal compressor with two-axis structure, there are few experimental studies on the two-axis compressor in China and few related documents published abroad in order to complete the experimental study of a two-stage centrifugal compressor with a two-axis structure, in order to complete the experimental research on a two-stage centrifugal compressor with a two-axis structure, In this paper, some key technical research work is carried out, and the technical problems in the development of experimental platform, the development of experimental pieces and the formulation of experimental scheme are solved respectively by innovative methods. The new biaxial experimental platform adopts dynamic contrast scheme. Therefore, the radial intake system must be adopted, which needs to meet the requirements of wide flow range and high air supply quality under the limited geometric space, and has less experience for reference; the closed centrifugal impeller is used in the experiment. The axial thrust and flow field structure of the impeller are significantly affected by the cap cavity, so the technical scheme of the bearing and the balancing disc can be determined only when the axial thrust and the flow field structure of the impeller are studied in depth, and the rotating speed of the two-axis test piece is different from that of the low-pressure shaft, There is no relevant reference on how to measure the aerodynamic performance of the combined compressor under the premise of ensuring the safety of the experimental piece. Therefore, the characteristics of the biaxial test piece must be fully considered, and the suitable experimental scheme must be formulated. The key technical problems existing in the development of experimental pieces and the formulation of experimental schemes are studied. The main research contents are as follows: 1. A novel radial air intake system to meet the experimental requirements is designed. In this system, the air supply quality is improved by arranging honeycomb rectifier skillfully, and the coupling calculation between complex structure of honeycomb rectifier and intake system is realized by using the simplified treatment method of porous media model. The results of multi-wheel optimization show that the system performs well in the whole flow range. The five-hole probe is used to measure the flow field of inlet system under the condition of small flow rate. The experimental results show that, The flow field at the outlet of the system is very uniform under the condition of measured flow rate, and the experimental value is in good agreement with the calculated value. The reliability of the calculation method and the advanced nature of the design scheme are verified. 3. The numerical simulation of the closed impeller with cavity is carried out. The flow field structure of the cap cavity is studied in detail, and the effects of the cap cavity and leakage flow on the impeller performance, flow field details and axial thrust are analyzed. The characteristics of high and low pressure working together are analyzed.
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TK474.8

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