大流量系數(shù)離心壓縮機(jī)回流器氣動(dòng)性能研究及改進(jìn).pdf

1、離心壓縮機(jī)是一種葉片旋轉(zhuǎn)式機(jī)械，通過(guò)葉輪旋轉(zhuǎn)使氣體壓力得到提高，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)中。隨著科技的發(fā)展，離心壓縮機(jī)的性能逐漸提高，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)趨于白熱化。因此，要求設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出高壓比、大流量、高效率的多級(jí)離心壓縮機(jī)。離心壓縮機(jī)由轉(zhuǎn)子部件和靜子部件共同組成，在早期的設(shè)計(jì)過(guò)程中，離心壓縮機(jī)設(shè)計(jì)者更側(cè)重對(duì)壓縮機(jī)葉輪的研發(fā)工作，對(duì)靜止部件尤其是回流器的關(guān)注度較低。在對(duì)流量系數(shù)為0.2的大流量多級(jí)壓縮機(jī)的開(kāi)發(fā)和分析工作中，研究人員發(fā)現(xiàn)壓縮機(jī)第

2、一級(jí)出口流場(chǎng)不均勻，對(duì)氣流在第二級(jí)葉輪內(nèi)的流動(dòng)產(chǎn)生很大的影響，使第二級(jí)葉輪效率較設(shè)計(jì)狀況明顯下降。因此，改善第一級(jí)出口流場(chǎng)的均勻性是提高離心壓縮機(jī)效率的途徑之一。
　　本文對(duì)第一級(jí)回流器的流場(chǎng)進(jìn)行分析，摸清造成第一級(jí)出口不均勻流場(chǎng)的原因。通過(guò)流場(chǎng)分析發(fā)現(xiàn)，回流器入口來(lái)流非常不均勻，不同葉高氣流角度相差較大，氣流在輪蓋側(cè)及輪盤(pán)側(cè)造成正負(fù)沖角。在回流器流道內(nèi)，有強(qiáng)烈的二次流漩渦產(chǎn)生，在第一級(jí)出口截面產(chǎn)生較大的正向和負(fù)向周向速度，使得下

3、一級(jí)葉輪入口條件惡化，效率大幅降低。為了確定回流器不均勻來(lái)流對(duì)級(jí)出口流場(chǎng)均勻性的影響，將回流器入口條件改為均勻進(jìn)氣，并對(duì)第一級(jí)回流器及下一級(jí)進(jìn)行CFD計(jì)算。結(jié)果顯示，均勻進(jìn)氣條件下，回流器流道內(nèi)不再產(chǎn)生二次流漩渦，級(jí)出口流場(chǎng)均勻性顯著提高，第二級(jí)效率和整機(jī)效率均顯著提高。這說(shuō)明回流器入口不均勻來(lái)流是造成其內(nèi)部二次流漩渦的主要原因。根據(jù)回流器流場(chǎng)特點(diǎn)，分別采用三個(gè)方案對(duì)回流器葉片進(jìn)行修改。方案一對(duì)回流器葉片入口安裝角的分布進(jìn)行修改，使其與

4、來(lái)流氣流角度相匹配。結(jié)果顯示，對(duì)回流器入口葉片角度的修改并沒(méi)有使流場(chǎng)得到改善。方案二根據(jù)回流器出口氣流角分布規(guī)律，降低輪盤(pán)及輪蓋側(cè)出口葉片角度，提高葉中截面出口葉片角度。該方案使回流器出口流場(chǎng)明顯改善，但由于氣流在彎道內(nèi)轉(zhuǎn)彎作用，使級(jí)出口流場(chǎng)的均勻性較回流器出口流場(chǎng)較差。方案三在方案二的基礎(chǔ)上，將回流器葉片延長(zhǎng)至彎道中部。數(shù)值模擬結(jié)果顯示，該改進(jìn)方案第一級(jí)出口截面流場(chǎng)的均勻性得到顯著提高，第二級(jí)單級(jí)效率提高1.7％，整級(jí)效率提高0.7％