离心压气机无叶扩压器设计研究

为研究无叶扩压器不同几何设计参数对离心压气机性能的影响,利用数值模拟方法,针对叶片数为16、压比为4.2、流量为0.9 kg/s的离心压气机通过改变其无叶扩压器叶轮出口处的叶高W₁、扩压器出口高度W₂、叶轮出口半径R₃、扩压器收缩段半径R₄和扩压器出口半径R₅的值进行仿真计算。分析数值模拟结果表明：W₂/W₁在0.82以下,应调整(R₄-R₃)/(R₅-R₃)的值在0.35以上,若(R₄-R₃)/(R₅-R₃)的取值偏小会造成收缩段后部发生边界层分离的情况,流动损失增加,导致压气机效率下降;W₂/W₁在0.82以上,应调整(R₄-R₃)/(R₅-R     

小流量下离心压气机无叶扩压器数值模拟及流动分析

无叶扩压器是离心压气机重要部件,也是涡轮增压器上应用最多的扩压器类型,详细研究其内部流场,掌握流动损失产生的机理,对于提升扩压器性能及抑制其失速的发生具有重要意义。本研究利用商用CFD软件NUMECA对离心压气机无叶扩压器进行了数值模拟,并对无叶扩压器收缩段和平行段内的流动分别进行分析,探讨了它们各自流动的特点,为进一步深入研究无叶扩压器流动,提升其性能奠定基础。     

离心压气机宽无叶扩压器旋转失速的数值研究

无叶扩压器作为离心压气机的重要部件,研究其内部旋转失速的诱发过程及机理对离心压气机无叶扩压器旋转失速的主动控制具有重要意义.利用ANSYS平台对离心压气机建模并对其旋转失速过程进行非稳态数值模拟.结果表明:离心压气机无叶扩压器旋转失速是随着流量的逐渐减小建立起来的,失速工况点位于性能曲线的负斜率区;无叶扩压器内部,低速...     

离心压气机错排叶栅扩压器性能研究

依据叶片设计的基本理论,在原设计单列圆弧叶栅扩压器的基础上,根据相似准则设计了一种新型的双列错排叶栅扩压器;同时利用NACA叶型又设计了另一种双列错排叶栅扩压器。随后重点对三种扩压器与离心叶轮相连后的结构性能进行了详细的三维粘性数值模拟研究,并对流场中的压力、速度、极限流线和熵分布情况进行了全面的分析。研究结果表明：基于NACA叶型的双列错排叶栅扩压器可以更好地利用叶轮出口的动能,从而提高叶轮-扩压器结构的效率;但若叶栅的叶型设计不合理,则会使总压比降低,效率反而降低,即叶型对错排叶栅扩压器的性能影响较大。     

无叶扩压器中非定常流动的DMD模态分析

采用动力模态分解(DMD)对离心压气机无叶扩压器内的复杂流场进行分析,选取1.8kg/s设计工况和1.4kg/s非稳定工况下的非定常数值计算结果为基础数据,得到这2种工况下10%叶高平面上切向速度、径向速度的模态云图以及特征频率,评估了DMD方法分析离心压气机非定常流动特征的能力.对不同特征频率下的流场进行重构,直观深入地再现了无叶扩压器内部非定常流动的变化过程.结果表明:在小质量流量下,叶片扫描频率的影响效果虽然仍占据主导,但受到抑制;捕捉到失稳频率约为193Hz,失稳模态在扩压器内沿周向占据3个固定的位置交替波动,不稳定波动沿扩压器周向并不存在旋转.     

扩压器稠度对某离心压气机性能的影响

采用数值模拟方法详细分析了楔形扩压器稠度对某高转速、高压比离心压气机性能和内部复杂流动的影响,结果表明,减小扩压器叶片稠度,离心压气机堵塞流量和稳定工况范围都将增加。在大流量工况下,低稠度扩压器具有更好的性能,而小流量工况时,高稠度扩压器将得到更高的压比和效率。     

离心压缩机无叶扩压器的改进新方法

研究了某高压比离心压缩机无叶扩压器的性能,提出在无叶扩压器轮盘侧加装一定高度机翼型导叶的改进方法。结果表明,这种扩压器可以改善其内部流动,提高自身的压力恢复系数和效率,从而改善离心压缩机的整级性能。     

超低比转速离心风机无叶扩压器改进设计研究

为了提高超低比转速离心通风机的气动性能,通过理论分析提出了降低超低比转速离心风机内部损失的扩压器设计方法,采用数值模拟的方法得到不同直径旋转扩压器和静止扩压器的性能特点,从风机静压、效率、扩压器静压恢复系数和滞止压力损失系数等方面对其分析比较。研究得到：在设计流量下,旋转扩压器直径增大8.7%后,风机静压提升6.8%,效率提高3%,扩压器静压恢复系数提高62.9%,扩压器内滞止压力损失减少71.9%,表明在尺寸允许范围内适当增大扩压器直径可获得更高的静压升,同时降低损失、提高效率;另外,静止扩压器壁面与通流之间的剪切力更大,损失更多,设计流量下静止扩压器比等直径旋转扩压器滞止压力损失增加75.2%,表明旋转扩压器比静止扩压器有更好的性能。     

串列叶栅扩压器弦长比对离心压气机的性能影响研究

为研究串列叶栅前后排叶片的弦长比对离心压气机性能的影响规律,采用数值模拟的方法对某离心压气机扩压器进行串列改造,并在弦长比为0.7、1.0和2.0时对离心压气机级性能进行分析。研究结果表明:串列叶栅扩压器效率优于楔形扩压器,且可以明显扩宽压气机的工作裕度;串列叶栅弦长比在一定范围内数值越大,即前排叶片越短,压气机性能越佳。在串列叶栅扩压器后排叶片前缘附近添加合适弦长的小叶片可以在不降低离心压气机效率与工作裕度的同时提高总压比,同时拓宽其最大通流能力。     

扩压器稠度对跨音速离心压气机性能影响及流动机理分析

以NASA某高压比离心压气机为研究对象,开展了不同稠度扩压器对跨音速离心压气机性能影响的数值模拟研究,通过对比离心压气机的数值模拟结果与实验数据,验证了本文采用的数值模拟方法的可靠性。通过调整扩压器叶片数目和改变扩压器叶片弦长(保持展弦比不变)来分析稠度变化对离心压气机整机性能的影响,并通过对三维流场分析找到影响离心压气机性能的主要因素。结果表明：对于改变叶片数及叶片弦长两种方式,对离心压气机整机效率影响最大的因素分别为由于叶顶间隙引起的泄漏损失和由于盘侧边界层分离引起的壁面回流,并分别得出在设计点效率最高的扩压器设计为80%叶片数扩压器及70%叶片弦长扩压器。     

Behavior of Vaneless Diffuser Stall in a Centrifugal Compressor

The rotating stall in a centrifugal compressor with a vaneless diffuser was investigated both experimentally and numerically with focus on the effect of the internal flow field within the impeller on the diffuser stall. Through numerical analysis, the boundary layer separation at the impeller outlet was found to play an important role in the expansion and rotation processes of the diffuser stall. In particular, the expanded boundary layer separation near the hub side at the outlet of the main bl...     

无叶扩压器内的射流-尾迹型扰动分析

假设扩压器内部流动为不可压缩的二维流动,采用小扰动方法建立了无叶扩压器的状态矩阵模型,并利用文献中数据对扩压器进口的射流一尾迹型扰动进行了分析.结果表明:径向速度扰动衰减比切向速度快;径向速度扰动衰减的快慢主要受进口流量的影响,进口相对流动角对其影响不大;叶轮叶片数对扰动衰减也有一定影响,叶片数越多,沿径向的速度扰动和角动量衰减就越快;叶轮和有叶扩压器之间的无叶空间可能是引起压缩机失稳的关键因素.模型分析和已有文献十分吻合,验证了模型的正确性.     

Stall Evolution Mechanism of a Centrifugal Compressor with a Wide-Long Vaneless Diffuser

The rotating stall mechanism is of high importance for the stability of centrifugal compressors and thermal power cycles.The majority of research concerning this topic has concentrated on the initial stall phase.However,the evolution of stall cells in wide-long diffusers has not been comprehensively studied.In this paper,the causes of rotating stall in the wide-long diffuser and the three-dimensional evolution mechanism of stall cells during the stall process were thoroughly analyzed.During the stall induction phase,an annulus vortex structure was found in the reverse-flow zone near the hub side of the diffuser outlet,which was the initial form of stall cells.The whole evolution process of stall cells was divided into three phases as the flow rate decreased.During the initial stall phase,the dynamic equilibrium was built under effects of the impeller wake and the adverse pressure gradient.As a result,the number of stall cells was kept at seven and the size of stall cells remained constant.During the transition phase,the flow in the diffuser became unstable.Stall cells extended to the impeller outlet,and the effect of the wake flow was strengthened significantly.Stall cells started integrating and separating regularly.As a result,the number and propagation speed of stall cells varied periodically at a constant mass flow rate.During the deep stall phase,the size of stall cells remained unchanged,and the number of stall cells kept at one.This study has important practical guidance and engineering value for the high-efficiency design and safe operation of centrifugal compressors.     

Unsteady Pressure Field in a Vaneless Diffuser of a Centrifugal Compressor: An Experimental and Computational Analysis

Unsteady static pressure was measured and time-accurate numerical simulations were conducted in order to analyze unsteady behaviour of the centrifugal compressor diffuser. The unsteady static pressure was measured at the diffuser inlet and outlet at three different circumferential positions. Operation points near the surge, the design operation point and operation point near the choke were used in measurements. The time-accurate simulations were conducted at the design operation point and operation point near the choke. The whole compressor was modelled and the low Reynolds number k-εturbulence model was utilized in numerical simulations. The gathered numerical and experimental unsteady pressures were compared with each other.     

高转速径向进气离心压气机流场特性分析

以数值模拟的方式对某小型离心压气机内部三维流场进行了详细的研究,得到相应的特性曲线与主要的参数分布。计算结果的分析表明,在设计点其结果与设计值基本吻合;在堵塞状态时径向扩压器和轴向扩压器中都存在不同程度的分离,尤其是轴向扩压器中分离现象更为严重,这些都造成了不同程度的气流损失,导致了效率的降低;数值计算结果对进一步改进此类压气机设计有一定参考价值。     

导叶时序对多级离心泵振动特性的试验测试

为研究导叶时序对多级离心泵性能的影响,通过搭建试验台同步测试不同导叶时序位置下多级离心泵外特性和振动特性.定义4个因素A、B、C、D,每个因素设有0°和30°两个水平,共设计8个导叶时序正交方案.试验结果表明,不同时序方案下,多级泵扬程、效率均有略微提高,提高幅度在0.5％以内.多级泵导叶时序对离心泵进出口振动速度影响...     

五级导叶式离心泵轴心轨迹的试验测量

鉴于多级离心泵轴心轨迹研究较少的问题,对五级导叶式离心泵的能量性能和轴心轨迹进行了试验测量。结果表明,设计工况下五级导叶式离心泵的扬程为165.40m、效率为72.84%;测点的轴心轨迹时域在x向呈现周期性的畸形正弦波,在y向呈现周期性的畸形余弦波;前轴承测点A1的轴振变化幅度大于后轴承测点A2的轴振变化幅度,前轴承B2的振动比后轴承B1的振动更强;设计工况下,前轴承测点A1的轴心轨迹呈现近似八字形分布,后轴承测点A2的轴心轨迹呈现近似椭圆分布。研究成果可为多级离心泵的振动特性分析提供参考。     

带可调进口导叶离心压缩机的性能分析

以数值模拟的方式对某带可调进口导叶的离心压缩机级内部流动进行了分析研究。对计算得到的性能曲线及相对速度矢量图的分析表明，进口导叶正旋绕时性能曲线向小流量区移动，负旋绕时向大流量区移动；经最高效率点进入小流量区后效率下降较快；在进口导叶大安装角情况下，在大的流量范围内导叶区域均存在显著分离，大流量时短叶片吸力面前部有回流区，小流量时长叶片吸力面上发生分离。