具有自適應(yīng)功能的離心壓縮機(jī)孔式機(jī)匣處理方法理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、離心壓縮機(jī)廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門(mén)，如石油、化工、冶金、鋼鐵、食品、紡織等各個(gè)行業(yè)。失速和喘振是離心壓縮機(jī)在小流量工況下出現(xiàn)的非穩(wěn)定流動(dòng)現(xiàn)象，是決定壓縮機(jī)穩(wěn)定安全運(yùn)行范圍的重要因素。延緩壓縮機(jī)失速、防止壓縮機(jī)喘振、擴(kuò)大壓縮機(jī)的穩(wěn)定工作范圍，是壓縮機(jī)設(shè)計(jì)研究的重要內(nèi)容。
　　本文在對(duì)某半開(kāi)式離心壓縮機(jī)葉輪內(nèi)部流動(dòng)研究過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)其葉頂區(qū)域存在較大范圍的低速旋渦區(qū)。在此基礎(chǔ)上，本文針對(duì)半開(kāi)式離心壓縮機(jī)提出了一種新的具有自適應(yīng)功能的機(jī)匣

2、處理方法——孔式機(jī)匣處理方法。該方法與傳統(tǒng)機(jī)匣處理方法相比，流動(dòng)通道結(jié)構(gòu)、氣流流動(dòng)情況以及內(nèi)部回流的作用均有不同，并具有自適應(yīng)功能:即可根據(jù)實(shí)際運(yùn)行工況條件，自動(dòng)調(diào)節(jié)抽吸孔內(nèi)流量，來(lái)適應(yīng)（或達(dá)到）擴(kuò)穩(wěn)要求。在設(shè)計(jì)工況附近，抽吸孔內(nèi)無(wú)流動(dòng)及附加流動(dòng)損失，可保持原設(shè)計(jì)點(diǎn)的壓比、效率。在小流量工況，葉輪壓比較高，抽吸孔內(nèi)產(chǎn)生與葉輪內(nèi)主流反向的抽吸氣流，可延緩失速、喘振的發(fā)生。在大流量工況，葉輪壓比較低，抽吸孔內(nèi)存在與葉輪內(nèi)主流同向的旁通氣流，

3、可增大堵塞流量。本文對(duì)此進(jìn)行了深入細(xì)致地研究，主要研究?jī)?nèi)容和研究成果如下:
　　1)針對(duì)孔式機(jī)匣處理方法，進(jìn)行了深入的理論與實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:葉輪失速裕度可提高20％左右，同時(shí)堵塞裕度也獲得提高，效率則基本保持不變。數(shù)值計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。
　　2)建立了轉(zhuǎn)速為22790 r/min的高速離心壓縮機(jī)非定常流動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，實(shí)驗(yàn)首次證實(shí)了不同壓縮機(jī)進(jìn)口流量工況下抽吸孔內(nèi)確實(shí)存在著兩種不同流動(dòng)方向的氣流，并且也證實(shí)了孔式

4、機(jī)匣處理方法自適應(yīng)功能的機(jī)理。數(shù)值計(jì)算結(jié)果同樣也表明抽吸孔內(nèi)存在著兩種流動(dòng)方向的氣流。
　　3)采用定常和非定常的數(shù)值計(jì)算方法研究了孔式機(jī)匣處理方法對(duì)壓縮機(jī)性能及葉輪內(nèi)部流動(dòng)的影響機(jī)理，發(fā)現(xiàn)孔式機(jī)匣處理方法主要改善了葉項(xiàng)區(qū)域的流場(chǎng)，尤其是非定常的抽吸氣流可改善葉輪進(jìn)口葉頂區(qū)域的流場(chǎng)，這是該方法能夠以較小的孔內(nèi)抽吸流量（不超過(guò)壓縮機(jī)進(jìn)口流量的5％）得到近20％的失速裕度擴(kuò)大效果的主要原因。這同時(shí)也表明葉頂區(qū)域流場(chǎng)對(duì)葉輪的穩(wěn)定工作范圍