小膨脹比可變噴嘴式向心透平設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、向心透平將壓縮氣體的壓力能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)主軸的軸功輸出帶動(dòng)負(fù)載，在實(shí)際工程中有廣泛應(yīng)用。本文設(shè)計(jì)的小膨脹比向心透平，噴嘴靜葉柵角度可調(diào)，能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)節(jié)功率大小。本文通過(guò)對(duì)向心透平的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、速度三角形理論分析、二維和三維數(shù)值模擬以及實(shí)驗(yàn)研究等，對(duì)設(shè)計(jì)的向心透平內(nèi)部流場(chǎng)進(jìn)行了探討，同時(shí)研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)透平效率的影響，得到最優(yōu)向心透平結(jié)構(gòu)。主要工作和結(jié)論如下:
　　(1)編寫了一套設(shè)計(jì)向心透平的C語(yǔ)言計(jì)算程序，確定了所需要設(shè)計(jì)

2、的透平的基本參數(shù);根據(jù)確定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，設(shè)計(jì)了小膨脹比可變噴嘴式向心透平結(jié)構(gòu);在CFD軟件數(shù)值研究過(guò)程中，編寫UDF程序?qū)崿F(xiàn)時(shí)時(shí)輸出所需觀測(cè)的透平參數(shù)。
　　(2)采用二維數(shù)值模擬對(duì)設(shè)計(jì)的三種噴嘴靜葉柵葉型和四種動(dòng)葉葉型進(jìn)行分析，得到最優(yōu)噴嘴形狀為柳葉型，最優(yōu)動(dòng)葉葉型為彎型動(dòng)葉;采用三維數(shù)值模擬分析對(duì)噴嘴靜葉柵角度、噴嘴靜葉柵個(gè)數(shù)、動(dòng)葉個(gè)數(shù)以及葉輪頂部間隙等參數(shù)進(jìn)行了研究，確定了最優(yōu)組合。
　　(3)運(yùn)用所搭建的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)首先對(duì)

3、數(shù)值模型進(jìn)行驗(yàn)證，將不同噴嘴靜葉柵角度下透平效率的實(shí)驗(yàn)值和模擬值對(duì)比，結(jié)果表明實(shí)驗(yàn)值與模擬值吻合度較高，偏差較小，驗(yàn)證了數(shù)值模型的正確性。
　　(4)實(shí)驗(yàn)研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)構(gòu)參數(shù)和操作參數(shù)對(duì)透平效率的影響，結(jié)果表明:隨著角度的增大，各個(gè)壓力下的透平效率先增大后減小;動(dòng)葉輪葉型中彎葉輪型式優(yōu)于直葉輪型式;隨著壓力升高，效率先增加后減小，在0.3MPa時(shí)效率達(dá)到最大值;膨脹比在1.15時(shí)效率是最高的;隨著透平流量的增加，透平轉(zhuǎn)速逐漸