【摘要】：離心壓氣機在工業(yè)中應(yīng)用廣泛，最具代表性的是運用在壓縮機、渦輪增壓器和渦軸、渦槳發(fā)動機中。隨著科技的飛速發(fā)展，在國民經(jīng)濟和國防科技中對離心壓氣機性能的需求也越來越高�，F(xiàn)代離心壓氣機正向著更高負荷方向發(fā)展，葉輪通道內(nèi)的流動狀態(tài)隨之趨于復(fù)雜化，深刻認識通道內(nèi)部的復(fù)雜流動、如何改善和提高性能成為研究的關(guān)鍵。近些年國內(nèi)外廣泛開展針對高負荷離心壓氣機的設(shè)計理論和設(shè)計方法的數(shù)值計算和實驗研究，低成本、短周期的全三維數(shù)值模擬成為熱點。 本文對NASA低速離心葉輪LSCC和德國宇航局Krain H等人設(shè)計的高壓比離心壓氣機進行了數(shù)值驗證，通過分析高壓比離心壓氣機內(nèi)部流動狀況，進一步認識高轉(zhuǎn)速下的半開式結(jié)構(gòu)使端壁損失和葉頂泄漏損失不可避免，以及進口葉頂?shù)募げ〒p失、激波與附面層相互干擾引起的分離流動、通道中的二次流損失、尾跡損失、葉輪與擴壓器的相互作用等造成了離心壓氣機的主要損失來源。 探討了高負荷離心葉輪通流幾何形狀的設(shè)計思路和提高性能的方法。借助商業(yè)軟件研究了鈍形、圓形、橢圓形等不同前緣和尾緣形狀的影響，橢圓形較鈍形前緣使壓比高5%，效率高2%。討論了氣動掠形在離心壓氣機中的作用，通過改變前緣前掠和后掠角度以及不同的掠高來控制端壁損失和葉頂激波結(jié)構(gòu)，全葉高的前掠使流量最大增加2%，效率最大提高1%。在Krain H等人的高壓比離心葉輪的基礎(chǔ)上改變分流葉片組成形式，設(shè)計了包括單側(cè)小葉片、雙側(cè)小葉片在內(nèi)的不同形式葉輪，利用不同形式的分流葉片來調(diào)節(jié)離心葉輪通道中的復(fù)雜流動，可使葉輪重量最大減輕約11%，效率最大提高2%。此外，在較優(yōu)不同分流葉片設(shè)計方案中通過不同的中、小葉片前緣掠形，探索了中葉片和小葉片前緣前掠和后掠對葉輪的影響，結(jié)果表明，中、小葉片合理的掠形可以調(diào)節(jié)分通道中的流動狀況，進一步提高不同分流葉片離心葉輪的氣動性能。 本文還研究了較優(yōu)分流葉片離心葉輪與葉片擴壓器的相互作用，葉輪與擴壓器的相互干涉對級性能的影響明顯，擴壓器的設(shè)計對提高離心壓氣機負荷具有重要的意義；翼型擴壓器、大小葉片擴壓器對減小損失、提高級性能有利。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TH452

【參考文獻】

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本文編號：2748069