涡轮增压器压气机性能优化设计与研究

从叶轮、扩压器、叶轮与压壳间隙3个方面对压气机性能进行了优化设计、计算与试验研究,结果表明,径斜流式叶轮压气机较径流式叶轮压气机效率更高,弧形出口扩压器压气机较平行直面出口压气机压比和效率更高,减少压气机叶轮与压壳间隙可改善压气机性能,同时减小增压器叶轮与压壳间隙和涡轮与涡轮壳间隙,可以改善增压器与发动机的匹配性能。     

带无叶扩压器离心压气机的稳定性分析

结合实验数据,采用数值模拟方法对某带无叶扩压器离心压气机的性能与稳定性进行了详细分析,比较了设计点与近失速点下无叶扩压器内部的流动特征．结果表明：在发生喘振瞬间,扩压器进口最先出现了压力崩溃;扩压器进口流动特别是轮盖侧流动是导致压气机失稳的重要因素,对扩压器进口逆叶轮旋转方向的轮盖侧啧蒸汽能够提高扩压器的稳定性．     

离心压气机优化设计与流场仿真分析

采用正问题设计方法设计了一个压比为4.2的离心压气机模型。根据压缩系统边界条件约束,首先进行了一维计算,获取叶轮的轮廓图,然后采用参数化建模方法建立了含分流叶片的三维模型,运用CFX软件对不同叶片稠度下的叶轮气动热力学进行了对比数值计算,分析叶轮内部流场及其性能,最终选定9叶片的叶轮为最佳方案。在扩压器的设计方面,提出了一种叶片高度逐渐增加的有叶扩压器模型,并使用CFX对设计的扩压器模型与普通的扩压器进行了数值计算,定量分析其扩压机理及其总压损失特性,计算结果表明所设计的扩压器扩压效果明显优于普通的扩压器。所得结果可为离心式压气机的气动设计提供理论参考。     

几何参数变化对离心压气机性能影响的仿真研究

采用离心压气机性能仿真数学模型研究某些几何参数，如叶片顶部间隙，叶轮叶片出口角变化对压气机性能产生的影响，是当今设计高压比、宽工作范围、高效离心压气机的关键步骤。为此，首先建立了离心压气机性能仿真数学模型。为了验证数学模型的有效性，对Krain叶轮性能进行了计算。随后，对不同叶片顶部间隙，不同出口叶片角的压气机性能进行仿真研究。研究结果表明，随顶部间隙的增大，压气机效率及压比下降；后弯叶轮性能优于径向叶轮。     

高压比离心压气机设计及试验验证

单级离心压气机在中小型航空燃气涡轮发动机中得到了广泛的应用,为了探索高压比离心压气机设计技术,本文利用离心压气机设计系统完成了一台单级压比5.2的离心压气机设计,突破了跨音速离心叶轮、紧凑式扩压器设计关键技术,总结了高压比离心压气机设计方法,并在高速压气机试验台上完成了试验验证,结果表明,该离心压气机内流流动参数分布合理,各项性能完全满足设计指标要求。     

离心压气机双列叶栅扩压器设计和试验

本文通过机翼形双列叶栅扩压器在46Gp130高压比增压器上(设计工况时,压比=3.5,流量=3.5公斤/秒)与两种不同叶轮K_1,K_2进行了多方案匹配试验,选出最佳性能与单列三角形扩压器试验结果相比,并绘制成压气机性能此较曲线,从而,显示了双列叶栅扩压器优点。另外,还介绍了双列叶栅扩压器设计原理和参数选择。从而,使读者进一步了解双列叶栅扩压器结构特点和设计方法,为生产、使用和进一步研究双列叶栅扩压器提供参考。     

超临界氦气离心压气机流场分析

设计了一个包含离心叶轮、扩压器和回流器的单级超临界氦气离心压气机,并采用数值模拟方法对设计结果进行了三维数值模拟分析。通过对总特性、叶表压力分布、展向参数分布以及三维流场的分析,得到了高负荷超临界氦气离心压气机各部件内部的典型复杂流动特点。研究结果表明：相比常规工质,超临界氦气离心压气机单级压比较低,但叶轮与扩压器的负荷和级效率较高,且超临界氦气整体流动为亚音流,只在叶片前缘局部出现超音区。     

离心压气机的初步设计及其优化方法

提出了一种对工程实际设计具有指导意义的离心压气机初步设计及其优化计算方法。这种方法把离心压气机划分成几个截面进行迭代计算，使用完善的损失模型对离心压气机中出现的各种流动损失进行模拟，为了保证计算精度，该数学模型中对叶轮出口和扩压器入口区域采用交错网格方法对压力分布和速度分布进行求解。程序中可以优化的参数有6个，可在这6个参数中任意选取2个或3个参数进行优化计算，为了验证这种方法的可行性，对比了采用一般方法和采用本方法进行初步设计的计算结果。最后，对离心压气机初步设计及其优化方法中的几个问题进行了探讨，如不同叶轮后弯角对优化结果的影响，叶片入口平均宽度对优化结果的影响。部分损失系数随后弯角变化的趋等。     

高进口轮毂比离心压气机的设计

本文阐述了一种特殊结构形式——高进口轮毂比的离心压气机的设计,着重说明了一系列设计上的特殊考虑。在叶轮设计中,高进口轮毂比的特点,就使得子午面流道的设计无法模化现有的成熟的压气机,而须要重新设计。为此,本文提出了评判子午面速度场的三个标准,然后介绍了子午面速度场的计算方法。在扩压器的设计中,本文介绍了设计两级或三级叶片扩压器的概念和方法,设计多级叶片扩压器可以大大提高单级压比较高的离心压气机的效率。     

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W1、扩压器出口高度W2、叶轮出口半径R3、扩压器收缩段半径R4和扩压器出口半径R5的值进行仿真计算。分析数值模拟结果表明：W2/W1在0.82以下,应调整(R4-R3)/(R5-R3)的值在0.35以上,若(R4-R3)/(R5-R3)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;W2/W1在0.82以上,应调整(R4-R3)/(R5-R3)的值在0.35以下,若(R4-R3)/(R5-R3)偏大,会使的无叶扩压器对叶轮尾缘涡流加速效果不理想,导致扩压器内逆压梯度下降,扩压能力下降,压气机的效率下降。     

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。     

增压器用离心压气机槽道式扩压器的试验研究

本文介绍了离心式压气机槽道扩张规律对扩压器性能影响的试验研究结果。文中给出了按cdc/dl=常数、dc/c~3·dl=常数、等扩张角以及初始扩张角大而终了扩张角小的变扩张角设计等的扩压器试验结果:用dc/c~3dl=常数规律可获得较好效果。从扩压器入口到出口,扩张角由大到小较好。     

超音速离心式叶轮的试验研究(一)——叶轮特性与工作范围

<正> 一、前言对超音速离心式压气机来说,最大的问题是:在一定的转速下,可以运行的流量范围极其狭窄,往往是喘振流量和堵塞流量几乎相等。为要设计流量范围较宽的压气机,首先必须弄清楚喘振界限流量与堵塞界限流量是由什么来决定的。喘振是包括压气机在内的管路系统的不稳定现象,大都是在叶轮或者扩压器内气流脱流、压气机性能突然变坏时发生的。     

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。     

叶片安装角对离心压气机扩压器气动性能及失速机理影响研究

为了研究离心压气机扩压器异常叶片对于失速现象的诱发效果，以带有叶扩压器的高速离心压气机为研究对象，通过整体或局部改变扩压器叶片安装角，开展非定常数值模拟研究并与实验结果对比验证，研究叶片安装角改变对离心压气机性能、动态特性以及失速机理的影响规律。研究表明：整体负方向旋转叶片安装角会促使扩压器更加不稳定，旋转角度从-5°到5°，最高效率点对应的质量流量逐渐增大。其中安装角偏转+5°扩压器叶片前缘靠近轮缘壁面发生流动分离，诱使无叶区间产生回流；而偏转-5°扩压器轮毂附近的流动分离主要发生在尾缘，造成扩压器叶片吸力面附近产生大范围回流。单个叶片安装角发生较大偏转(大于10°)时，扩压器比叶轮更早进入失速状态，且失速的机制可能会随着安装角偏移的增大发生改变。     

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。     

旋转扩压器对通风机性能影响研究

采用数值模拟的方法,研究三组不同流量系数(分别为0.073、0.135、0.220)的通风机叶轮旋转扩压器直径大小对模型级性能及流场结构的影响;得到了旋转扩压器出口的气流角和蜗壳内的流场分布情况,揭示了其变化规律。研究结果表明,随着旋转扩压器直径的增加,风机性能有不同程度提高,旋转扩压器直径与叶轮直径比(D_3/D_2)为1.1时,整机性能较好,内部流场较均匀,直径增加到一定程度后,性能提升不明显。相关结果可以为提高风机性能、改进风机结构参数提供参考。     

串列叶栅前后排叶片周向相对位置对离心压气机性能的影响

串列叶栅前后排叶片相对位置对串列扩压器的性能有重要影响.根据离心叶轮出口气流参数设计了一离心式串列叶栅扩压器,并利用数值模拟方法在前、后排叶栅周向相对位置分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%时对离心压气机级进行了计算和分析,研究周向相对位置变化对离心压气机性能的影响以及作用机理.数值模拟结果表明:随着前后排叶栅周向相对位置变化,后排叶栅前缘滞止高压区相对前排叶栅的位置发生了变化,影响了前排叶栅压力面的压力分布,从而改变了前排叶栅压力分布及大小;当前后排叶栅周向相对位置为30%时,扩压器性能达到最佳,使压气机总压比和等熵效率最大,稳定工作范围增大;前后排叶栅所形成的渐缩通道可抑制后排叶栅吸力面边界层的分离.     

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。     

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。