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文檔簡介
1、作為核心的增壓裝置,離心壓氣機被廣泛應(yīng)用于中小型航空發(fā)動機、燃氣輪機及渦輪增壓器中,在國民生產(chǎn)和國防建設(shè)中均發(fā)揮著重要作用。近年來不斷增長的軍事和能源需求對現(xiàn)代離心壓氣機的工作性能提出了更高的要求。針對離心壓氣機內(nèi)復(fù)雜流動特征和流場結(jié)構(gòu)的研究工作日顯重要,可以為高壓比、高效率和大流量離心壓氣機的設(shè)計和開發(fā)提供理論依據(jù)和工程指導(dǎo)。本文對某高轉(zhuǎn)速、高壓比離心壓氣機進行了細致的流動分析和優(yōu)化改型,該壓氣機由離心葉輪和兩列擴壓器組成。工作主要內(nèi)
2、容如下:
1.對Eckardt實驗葉輪內(nèi)流場進行了的數(shù)值研究,結(jié)果表明本文采用的數(shù)值方法和條件設(shè)置不僅能夠較準確地計算Eckardt葉輪的總體性能,還能很好地模擬離心葉輪內(nèi)的速度、壓力分布,并且捕捉到與實驗相似的射流尾跡結(jié)構(gòu)。
2.詳細研究了設(shè)計工況下高轉(zhuǎn)速、高壓比離心壓氣機各組成單元(離心葉輪、徑向擴壓器和軸向擴壓器)的流動特征,準確指出了能量損失集中在離心葉輪機匣附近、徑向擴壓器葉根和葉頂附近,并說明了各區(qū)域能量
3、損失的主要原因。
3.深入分析了帶分流葉片離心葉輪內(nèi)射流尾跡的形成和發(fā)展,并詳細解釋了尾跡區(qū)是離心葉輪內(nèi)主要的低能流動積聚區(qū)和高熵區(qū)。研究了葉頂泄漏流、前緣激波對流道內(nèi)附面層分離、回流現(xiàn)象和尾跡結(jié)構(gòu)的影響,并指出泄漏流、前緣激波和二次流彼此相互影響,它們共同主導(dǎo)了高轉(zhuǎn)速葉輪內(nèi)的流場結(jié)構(gòu)和流動損失。
4.根據(jù)壓氣機原型機的流動分析結(jié)果,在保證子午流道不變的基礎(chǔ)上對離心葉輪和徑向擴壓器進行級環(huán)境下的優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化后壓氣機
4、的總體氣動性能大幅提升,設(shè)計工況下的流量、壓比和等熵效率分別提高8.2%、5.0%和13.1%。通過比較優(yōu)化前后離心壓氣機內(nèi)的流場特征,發(fā)現(xiàn)原來三個高損失區(qū)的氣流流動得到改善,葉輪內(nèi)的尾跡結(jié)構(gòu)減弱,各列葉柵出口的氣流分布更加均勻。優(yōu)化后,離心葉輪的主葉片和分流葉片的載荷分布更加合理,做功能力提高;而徑向擴壓器的擴壓性能明顯提高,有效喉部面積增加。
5.另外通過對優(yōu)化前后高轉(zhuǎn)速葉輪內(nèi)流場的對比分析,深入探討了型面壓力對葉輪間隙流
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