【摘要】：葉輪機械作為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè),其運行效率決定了能耗的高低,穩(wěn)定性直接影響著整個機組的安全。對于其中的高端產(chǎn)品離心壓氣機而言,目前各行業(yè)的需求朝著高壓比、高效率及高穩(wěn)定性的方向發(fā)展。例如：軍方無人機等應(yīng)用領(lǐng)域需要高壓比離心壓氣機,過程工業(yè)需要高效率、高穩(wěn)定性的多級離心壓氣機產(chǎn)品等等。從近年來離心壓氣機的市場份額來看,在制冷和天然氣輸送等領(lǐng)域,國外多級離心壓氣機產(chǎn)品一直占據(jù)壟斷地位。加之國防領(lǐng)域?qū)o人機的需求,很有必要加強離心壓氣機的設(shè)計研究。較為有效的途徑為自主開發(fā)高適應(yīng)性、高性能的離心壓氣機氣動設(shè)計程序,開展不同產(chǎn)品研發(fā)工作,掌握不同流量系數(shù)類型、不同壓比離心壓氣機的關(guān)鍵設(shè)計技術(shù),最終服務(wù)于我國軍用、民用離心壓氣機產(chǎn)品的開發(fā)。 本文以自主研發(fā)離心壓氣機氣動設(shè)計程序為主,采用不同流量系數(shù)離心壓氣機的數(shù)值模擬和試驗數(shù)據(jù)對設(shè)計程序性能進行了驗證；然后利用所開發(fā)的設(shè)計程序,針對各領(lǐng)域?qū)﹄x心壓氣機新的需求,研發(fā)多款不同流量系數(shù)的單級離心壓氣機；最后將單級離心壓氣機設(shè)計技術(shù)集中體現(xiàn)在一款1.5MW、總壓比為12的單軸多級離心壓氣機上,從而積累掌握單、多級離心壓氣機關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)。與此同時,開展了離心葉輪-擴壓器之間的局部流動研究,探討該區(qū)域流動狀況與離心壓氣機擴穩(wěn)的關(guān)聯(lián)性。 本文的核心內(nèi)容主要分為以下幾個部分：(1)自主研發(fā)離心壓氣機氣動設(shè)計程序,包含設(shè)計模塊和分析模塊,采用不同流量系數(shù)離心壓氣機的試驗和數(shù)值模擬數(shù)據(jù)整體驗證設(shè)計程序的性能；(2)基于開發(fā)的氣動設(shè)計程序,結(jié)合不同的實際工程應(yīng)用背景,設(shè)計了涵蓋低、中、高流量系數(shù)的單級離心壓氣機,其中包括：為某款多級離心壓氣機設(shè)計的一款以天然氣為工作介質(zhì)的離心壓氣機,用作于最后一級；為碟式太陽能空氣渦輪發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計的小流量、高壓比單級離心壓氣機；為美國密歇根州立大學(xué)改進設(shè)計了一款高流量系數(shù)(0.2)離心壓氣機；為企業(yè)開發(fā)了一款用于電廠脫硫氧化和生物發(fā)酵的大流量、高壓比離心壓氣機產(chǎn)品,并通過樣機試驗進行了性能驗證；(3)研發(fā)了一款1.5MW、總壓比為12、以空氣為介質(zhì)的單軸多級離心壓氣機,前后5級離心壓氣機采用“背靠背”結(jié)構(gòu)布置,以相互抵消部分軸向力。由于涵蓋不同流量系數(shù)類型的單級離心壓氣機,該多級離心壓氣機設(shè)計工作既可集中檢驗本文開發(fā)的氣動設(shè)計程序性能,又可以積累和掌握多級離心壓氣機諸如級數(shù)分配、各級功率和壓比分配、單根軸上性能指標限制值等關(guān)鍵設(shè)計技術(shù)；(4)開展了離心壓氣機葉輪-擴壓器無葉擴壓段流路擴穩(wěn)的機理研究。提出了先縮后擴的葉輪-擴壓器間輪蓋型線,通過控制與利用葉輪-擴壓器間輪蓋區(qū)域的分流渦,以達到擴穩(wěn)的目的。
【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】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TH452

【參考文獻】

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本文編號：2547260