壓氣機(jī)濕壓縮特性及水滴運(yùn)動(dòng)研究.pdf

1、作為燃?xì)廨啓C(jī)的部件之一，壓氣機(jī)耗功通常占渦輪膨脹功的1/2至2/3，因此降低壓氣機(jī)壓縮耗功對(duì)增加燃機(jī)輸出功的作用明顯。濕壓縮技術(shù)通過(guò)向壓氣機(jī)內(nèi)部噴入細(xì)微液滴的蒸發(fā)，起到對(duì)壓縮氣流的冷卻作用，降低了壓縮耗功，提升了燃機(jī)的輸出功率及熱效率。因此，作為改善燃機(jī)性能的有效措施之一，濕壓縮技術(shù)近年來(lái)備受關(guān)注。本文利用數(shù)值方法對(duì)壓氣機(jī)濕壓縮過(guò)程機(jī)理進(jìn)行了一系列研究。具體分為以下幾個(gè)方面：
　　對(duì)濕壓縮壓氣機(jī)內(nèi)部氣液兩相之間的傳熱傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)行了

2、分析，采用水滴的傳熱傳質(zhì)模型來(lái)考慮濕壓縮過(guò)程中連續(xù)相與離散相之間的雙向耦合作用。研究了壓氣機(jī)濕壓縮過(guò)程中水滴與壁面的相互作用以及氣動(dòng)力二次破碎的影響，建立了水滴撞擊壁面模型及氣動(dòng)力二次破碎模型。
　　分別以單級(jí)及多級(jí)壓氣機(jī)為研究對(duì)象，在所建立的水滴撞擊壁面模型及氣動(dòng)力二次破碎模型的基礎(chǔ)上，利用 CFD方法對(duì)壓氣機(jī)進(jìn)氣噴霧的性能和葉柵流場(chǎng)進(jìn)行了研究。在多級(jí)壓氣機(jī)濕壓縮過(guò)程的研究中，討論了不同噴霧條件下各級(jí)之間濕壓縮特性的變化及水滴的

3、徑向遷移情況。結(jié)果表明，在噴霧適量、水滴顆粒尺寸較小的情況下，單/多級(jí)濕壓縮壓氣機(jī)性能提升幅度較高；但是噴霧過(guò)量、或顆粒尺寸較大的情況下，單/多級(jí)濕壓縮壓氣機(jī)性能提升幅度較低，甚至出現(xiàn)低于干壓縮壓氣機(jī)的現(xiàn)象。因此，濕壓縮過(guò)程噴霧條件的控制非常重要。以體積流量衡量，濕壓縮使多級(jí)壓氣機(jī)前面級(jí)更接近于流量較大的干壓縮情況，而后面級(jí)更接近于流量較小的干壓縮情況，且壓力與動(dòng)葉負(fù)荷分布呈現(xiàn)出前減后增的趨勢(shì)。
　　本文對(duì)于單/多級(jí)濕壓縮壓氣機(jī)穩(wěn)

4、定工作邊界處的進(jìn)氣噴霧影響進(jìn)行了研究。分析了單/多級(jí)壓氣機(jī)近失速及近堵塞邊界濕壓縮條件下的通流能力、整體性能以及多級(jí)壓氣機(jī)級(jí)間參數(shù)的變化規(guī)律。得出在適當(dāng)?shù)膰婌F條件下，單/多級(jí)壓氣機(jī)近失速邊界通流能力提升程度較高，失速現(xiàn)象得到抑制甚至消除；而在近堵塞邊界處，多級(jí)壓氣機(jī)堵塞程度的變化與噴霧量及顆粒度有關(guān)。
　　噴霧后，霧滴將會(huì)不可避免的堆積于葉片表面處形成液膜。本文以Rotor37為研究對(duì)象，將葉片表面 Wall-film模型引入濕壓