不同用途的葉輪機(jī)械內(nèi)部流場數(shù)值模擬分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究.pdf

1、葉輪機(jī)械作為當(dāng)代最重要的能源利用裝備之一，在國民經(jīng)濟(jì)的各支柱產(chǎn)業(yè)都占有重要的地位。先進(jìn)的葉輪機(jī)械技術(shù)對國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展和國防建設(shè)具有重大影響，也是實現(xiàn)我國核心動力技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的中長期目標(biāo)。在我國現(xiàn)代化建設(shè)面臨資源、環(huán)境、發(fā)展和國家安全的今天，高效利用能源，積極開展先進(jìn)、可靠葉輪機(jī)械性能研究，具有重要的戰(zhàn)略意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。這也是本研究論文的主要研究內(nèi)容。 而提高葉輪機(jī)械的能量轉(zhuǎn)換效率、節(jié)能降耗已成透平機(jī)械行業(yè)的業(yè)內(nèi)共識，本

2、論文研究利用專業(yè)優(yōu)勢，圍繞提高幾種葉輪機(jī)械效率、輸出功率、高能量綜合利用水平、提高機(jī)組運(yùn)行的可靠性等目標(biāo)，以三個實際工程研發(fā)項目為基礎(chǔ)，研究分析了多種特殊用途的葉輪機(jī)械內(nèi)部流動情況，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計研究了軸流與離心兩型動車組冷卻通風(fēng)機(jī)，并提出煙氣輪機(jī)與船用渦輪增壓器壓氣機(jī)蝸殼的優(yōu)化方案等。 由于葉輪機(jī)械內(nèi)部流動異常復(fù)雜，且試驗研究的周期較長、成本高，故本論文研究采用CFD的方法研究葉輪機(jī)械內(nèi)部真實流動的本質(zhì)，認(rèn)清流動現(xiàn)象發(fā)生、發(fā)

3、展的規(guī)律，再結(jié)合恰當(dāng)?shù)膶嶒炐Ｕ?，這也是目前廣泛采用的研究方法。 應(yīng)用葉輪機(jī)械專用的NUMECA軟件完成了某煙氣輪機(jī)設(shè)計工況的數(shù)值模擬分析，并與一維設(shè)計結(jié)果進(jìn)行對比，驗證了計算模型的可靠性。然后對煙氣輪機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行數(shù)值研究，分析流場結(jié)構(gòu)對動葉片沖蝕的影響因素，模擬結(jié)果與實際葉片沖蝕情況基本吻合。針對流場中存在的問題提出兩種優(yōu)化方案，并對優(yōu)化方案進(jìn)行可行性分析。 完成了某動車組軸流與離心兩型冷卻通風(fēng)機(jī)的國產(chǎn)化設(shè)計與研發(fā)工作

4、。通過傳統(tǒng)的一維計算初步確定兩型通風(fēng)機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)，利用NUMECA軟件預(yù)測兩型設(shè)計風(fēng)機(jī)的氣動性能，針對模擬結(jié)果進(jìn)行局部修型改進(jìn)。對樣機(jī)進(jìn)行性能試驗，試驗結(jié)果與模擬結(jié)果基本吻合，滿足設(shè)計要求，受到企業(yè)高度稱贊。該兩型冷卻通風(fēng)機(jī)通過“機(jī)械工業(yè)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心”的性能檢驗，已批量生產(chǎn)并應(yīng)用于某動車組。 最后利用NUMECA軟件，完成某船用渦輪增壓器離心壓氣機(jī)整機(jī)的數(shù)值模擬與內(nèi)部流動分析，模擬結(jié)果與實驗結(jié)果進(jìn)行對比分析驗證了計算