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离心式压缩机叶轮内部流场的数值计算

一、刚吕 离心式压缩机叶轮是离心式压缩机的关键部件,它直接影响到压缩机的性能.因此对离心叶轮内部流场的测试及分析研究一直受到人们的关注.近年来,计算技术和实验手段的不断提高,使离心叶轮内部流动分析取得了可喜的进展,但离工程实用尚有很大距离.这是因为离心叶轮内部流场测量装置十分复杂,迄今为止测量数据都是在试验室特定条件下获得的(如简单的几何形状,或以通道代替叶轮),转速一般较低,在工程上难以直接利用.而现有的理论计算,受到数学模型和数值方法的限制以及计算机处理能力的限制,尚无法通过理论计算准确预测叶轮内部复杂的流动情况[1]. 流体机械内部流场测量和数值计算是相辅相成的.实验数据不仅可验证和发展理论方法,还应在数值计算中发挥更直接的作用.为满足工程需要,本文提出利用叶轮进出口实际测量结果,借助理论和数值计算手段来揭示叶轮内部流动规律的方法,为进一步改进叶轮设计及性能预测提供参考依据. 湍流模型方法近年来被广泛用来求解粘性流动.其中...  (本文共5页) 阅读全文>>

西南石油大学
西南石油大学

PCL803型离心压缩机叶轮结构参数影响分析

随着深海油气开采、天然气储运等能源领域的快速发展,PCL803型等国产离心压缩机组在西气东输等重大天然气管道输送工程中的应用更加广泛,压比、多变效率是离心式压缩机性能的重要指标,选择性能较好的叶轮是离心压缩机设计中亟需解决的问题。本文基于计算流体力学方法,对PCL803型离心压缩机叶轮内部流场进行了数值模拟计算,分析了叶轮的结构参数对压缩机压比、多变效率、内部流场的影响,提出了PCL803型离心压缩机叶轮选型的建议,主要开展了以下几个方面的工作:(1)对国产离心压缩机在西气东输工程中的应用进行了统计分析,收集了PCL803型离心压缩机的结构参数数据、设计资料、运行工况等,对离心压缩机的结构与性能参数进行了分析;(2)针对PCL803型离心压缩机叶轮的结构特点,建立了叶轮内部流动的基本控制方程,湍流模型选取Reynolds平均法的标准k-ε模型,叶轮近壁区域选择标准壁面函数进行计算,叶轮旋转和静止区域的处理选用MRF模型,利用二阶...  (本文共88页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
哈尔滨工业大学

高温热泵离心叶轮流场数值模拟及其几何结构优化分析

当前,节能问题已是关系到人类生存发展的重大问题,越来越多的人们认识到它的重要性。以工业余热为低位热源的水/水离心式高温热泵的开发,对于我国北方城市区域供热及其他用热领域具有十分重要的意义。离心式压缩机作为离心压缩式热泵的核心部件,其运行效率,工况范围和安全性能都直接影响着整个机组的性能。叶轮是离心压缩机中最重要的、也是结构最为复杂的部件,实现将主轴机械能向气体压力能的转化。数值计算方法不仅可以获得丰富的流场细节,还可以方便地进行各种理想状态的数值实验,在比较广泛的参数范围内进行研究,从而大大节省研究费用,缩短研究周期。因此,采用正确的方法对叶轮机械流场特性进行数值分析来优化离心式压缩机性能具有重要的意义。本文以R123为工质,以现有离心叶轮为研究对象,在系统地综述离心式压缩机数值模拟国内外进展的基础上,首先详细推导了叶轮机械流场的流动控制方程,归纳了叶轮流场数值模拟所用的湍流模型。其次,确定高温热泵系统离心压缩机叶轮的几何外形和...  (本文共75页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
大连理工大学

离心压缩机小流量模型级的流动分析与优化

离心式压缩机由于单级压比高,工艺性能好在航天、能源、化工及冶金等部门发挥着及其重要的作用。本文所研究的离心压缩机小流量模型级是沈阳鼓风机有限公司某多级离心压缩机后面段的一小流量级。此小流量模型级的原始设计采用的是意大利新比隆公司七十年代的离心压缩机制造技术,由于技术老化,此小流量模型级级效率比现今国际同类产品低十个百分点,在激烈的国际市场竞争中,如此大的差距必然使我国的压缩机产品处于劣势。为了提高国际市场的竞争能力,本文利用计算流体力学的手段对离心压缩机小流量模型级内部流动情况进行数值模拟,对数值计算的结果进行分析,找出其效率低的原因,并进行相应的优化,达到显著提高其效率的目的,进而提高产品的性能,创造更高的经济效益和社会效益。本文主要工作包括:1、利用NUMECA等软件建立起完整的离心压缩机小流量模型级内部流动数值分析平台,对多级离心压缩机小流量模型级原结构内部流场进行数值模拟,得到了模型级初始的性能参数以及各通流元件(包括叶...  (本文共69页) 本文目录 | 阅读全文>>

华中科技大学
华中科技大学

离心压缩机快速建模及数值分析

压缩机是用来提高气体压力和输送气体的机械,它的种类多、用途广,有“通用机械”之称。目前国内离心压缩机在高技术和特殊产品等方面还不能满足国内的需要,发展趋势为不断开发高压和小流量产品。叶轮内部流动是一种非常复杂的三维流动现象,研究其内部流动机理对设计高效节能压缩机意义重大。由于可以很大程度缩短相关机械的设计、优化、验证以及生产周期,近年来利用CFD软件的数值试验已成为一种重要的研究手段。本文对离心压缩机传统设计方法进行了分析总结,在此基础上,将B样条曲线应用于其子午型线的设计。并在深刻理解商用CFD软件FLUENT的基础上,基于MATLAB平台,采用面向对象技术,编程实现离心压缩机快速设计建模,从而提高了数值计算前处理效率。文中利用上述设计建模参数化软件完成一台单级离心式压缩机快速设计建模,利用FLUENT对其内部流动进行数值模拟,详细分析了其内部流动机理。研究表明,叶轮内部轮盖侧和吸力面存在明显的低速区;轮盖型线影响流动性能和尾...  (本文共68页) 本文目录 | 阅读全文>>

上海交通大学
上海交通大学

具有自适应功能的离心压缩机孔式机匣处理方法理论与实验研究

离心压缩机广泛应用于国民经济各部门,如石油、化工、冶金、钢铁、食品、纺织等各个行业。失速和喘振是离心压缩机在小流量工况下出现的非稳定流动现象,是决定压缩机稳定安全运行范围的重要因素。延缓压缩机失速、防止压缩机喘振、扩大压缩机的稳定工作范围,是压缩机设计研究的重要内容。本文在对某半开式离心压缩机叶轮内部流动研究过程中,发现其叶顶区域存在较大范围的低速旋涡区。在此基础上,本文针对半开式离心压缩机提出了一种新的具有自适应功能的机匣处理方法——孔式机匣处理方法。该方法与传统机匣处理方法相比,流动通道结构、气流流动情况以及内部回流的作用均有不同,并具有自适应功能:即可根据实际运行工况条件,自动调节抽吸孔内流量,来适应(或达到)扩稳要求。在设计工况附近,抽吸孔内无流动及附加流动损失,可保持原设计点的压比、效率。在小流量工况,叶轮压比较高,抽吸孔内产生与叶轮内主流反向的抽吸气流,可延缓失速﹑喘振的发生。在大流量工况,叶轮压比较低,抽吸孔内存在...  (本文共162页) 本文目录 | 阅读全文>>