離心壓縮機(jī)固定元件改型的擴(kuò)穩(wěn)研究.pdf

1、離心壓縮機(jī)是一種典型的能量轉(zhuǎn)換裝置，其主要的工作原理是氣流經(jīng)過葉輪流道，在高速旋轉(zhuǎn)的葉輪帶動(dòng)下，獲得從原動(dòng)機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為而來的動(dòng)能和壓力能。離心壓縮機(jī)中的擴(kuò)壓器、回流器等固定元件，對(duì)提高離心壓縮機(jī)整級(jí)的性能、拓寬穩(wěn)定運(yùn)行的工況范圍發(fā)揮著舉足輕重的作用。固定元件因?yàn)槭艿缴嫌稳~輪對(duì)流動(dòng)帶來的影響以及本身葉片結(jié)構(gòu)對(duì)內(nèi)部流動(dòng)的約束，其內(nèi)部流動(dòng)十分復(fù)雜，因此探索固定元件內(nèi)部的流動(dòng)機(jī)理對(duì)合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化結(jié)構(gòu)具有很大的指導(dǎo)意義。本文針對(duì)沈陽(yáng)鼓風(fēng)機(jī)廠提

2、供的LB56150 KY108離心壓縮機(jī)模型級(jí)的固定元件（擴(kuò)壓器和回流器），借助旋轉(zhuǎn)機(jī)械流動(dòng)數(shù)值分析專用軟件NUMECA，進(jìn)行內(nèi)部流場(chǎng)分析和結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，擴(kuò)大原模型級(jí)的穩(wěn)定工況，提高壓縮機(jī)的整級(jí)性能。
　　擴(kuò)壓器改型的第一部分主要分析了葉片擴(kuò)壓器與葉輪的徑向間隙（無葉擴(kuò)壓段長(zhǎng)度）對(duì)離心壓縮機(jī)性能的影響。在擴(kuò)壓器入口半徑與葉輪出口半徑比R3/R2=1.06～1.20的范圍內(nèi)對(duì)六個(gè)不同無葉擴(kuò)壓段長(zhǎng)度的模型進(jìn)行數(shù)值模擬，得出的結(jié)論是:在原

3、模型的基礎(chǔ)上無葉擴(kuò)壓段的長(zhǎng)度逐漸增大，減少了葉輪出口近輪蓋處的不穩(wěn)定流動(dòng)分離渦，優(yōu)化了擴(kuò)壓器入口處的氣流角分布均勻性，從而改善了葉輪，擴(kuò)壓器以及壓縮機(jī)整級(jí)的性能。但是無葉擴(kuò)壓段長(zhǎng)度過大(R3/R2≥1.20)會(huì)造成嚴(yán)重的流動(dòng)損失，使壓縮機(jī)整級(jí)的性能大幅下降。
　　擴(kuò)壓器改型的第二部分分析了葉片擴(kuò)壓器的不同收縮方式對(duì)離心壓縮機(jī)性能的影響。本文研究了沿輪轂、輪蓋、輪轂+輪蓋三種方式的擴(kuò)壓器寬度收縮對(duì)離心壓縮機(jī)性能的影響，三種方式收縮的

4、比例保持一致。發(fā)現(xiàn)葉片擴(kuò)壓器寬度收縮能拓寬離心壓縮機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行工況，大幅提高小流量工況下壓縮機(jī)的多變效率和壓比，其中僅沿輪蓋收縮處的方式擴(kuò)穩(wěn)與提高性能的效果最優(yōu)。擴(kuò)壓器寬度收縮優(yōu)化了葉片擴(kuò)壓器進(jìn)出口的氣流角及徑向周向速度的分布，減小了擴(kuò)壓器內(nèi)的流動(dòng)分離渦。
　　在離心壓縮機(jī)的回流器葉片結(jié)構(gòu)的研究中，對(duì)不同回流器入口安裝角的離心壓縮機(jī)級(jí)性能進(jìn)行了數(shù)值模擬，并利用能量梯度理論對(duì)不同入口安裝角下的回流器內(nèi)部的流動(dòng)狀況進(jìn)行分析，得到每一種