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离心压气机叶轮内部流动的数值研究:分流叶片的作用

1引言 有关离心叶轮内部的流动,已积累了大量的实验与CFD研究文献。Ee硫rdt[‘],Krain[2]等实验测定叶轮内的流动,并提出了二次流与“尾迹”的发展。Johnsonl3},Hathaw叮〔4}在低速、大尺寸叶轮模型上,也得到了类似的结果。Hah[a],Moore[0]基于N一S方程,数值模拟了离心叶轮内部的流动。casey[v]、Hathaway[s],均以实验结果验证了cFD方法预测离心叶轮内部复杂流动,以及整体性能的可靠性。 在这些经典文献中,没有反映出分流叶片对叶轮内部流动的作用,无论是实验或CFD的分析。陈康民网用变分有限元研究了带分流叶片的离心叶轮S,流面上的位势流动,计算结果反映出分流叶片对负荷分布的影响,但对流动损失的产生与发展揭示甚少。 本文尝试用新近发展的CFD计算方法,模拟带有分流叶片的离心叶轮内部流动,讨论分流叶片对流道内“尾迹”的发展、调整叶片负荷分布的作用等等,为在设计中应用分流叶片提供理论参...  (本文共4页) 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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高转速离心压气机改型设计与数值分析

随着新能源技术的不断发展,燃料电池作为新能源领域的重要板块之一,在各个领域得到广泛应用,空气压缩机作为燃料电池的核心部件之一,其性能对燃料电池的影响较大,离心压气机是燃料电池使用最多的空气压缩机。研究表明,燃料电池用离心压气机的出口压力越高,燃料电池的电堆性能越好。因此,设计高效率、高压比的离心压气机是提高燃料电池性能,推进燃料电池领域发展的重要途径。本文对给定的燃料电池用离心压气机进行改型设计,得到了满足燃料电池需要的高压比、高效率离心压气机,主要内容如下:1.利用NUMECA和CFX等软件对原型压气机进行网格构造和数值分析,利用CFX的后处理模块分析原型压气机的性能和流场。课题主要分析了原型压气机的性能曲线,以及在设计工况下,压气机叶轮内部的流动损失以及造成损失的原因,其中探讨了叶顶泄露和二次流的形成以及影响。此外,课题对扩压器的扩压能力以及总压损失情况进行了分析。2.结合CFX对原型压气机的流动分析结果,对原型压气机进行改...  (本文共87页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工业大学
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通流部分几何形状对高负荷离心压气机的影响

离心压气机在工业中应用广泛,最具代表性的是运用在压缩机、涡轮增压器和涡轴、涡桨发动机中。随着科技的飞速发展,在国民经济和国防科技中对离心压气机性能的需求也越来越高。现代离心压气机正向着更高负荷方向发展,叶轮通道内的流动状态随之趋于复杂化,深刻认识通道内部的复杂流动、如何改善和提高性能成为研究的关键。近些年国内外广泛开展针对高负荷离心压气机的设计理论和设计方法的数值计算和实验研究,低成本、短周期的全三维数值模拟成为热点。本文对NASA低速离心叶轮LSCC和德国宇航局Krain H等人设计的高压比离心压气机进行了数值验证,通过分析高压比离心压气机内部流动状况,进一步认识高转速下的半开式结构使端壁损失和叶顶泄漏损失不可避免,以及进口叶顶的激波损失、激波与附面层相互干扰引起的分离流动、通道中的二次流损失、尾迹损失、叶轮与扩压器的相互作用等造成了离心压气机的主要损失来源。探讨了高负荷离心叶轮通流几何形状的设计思路和提高性能的方法。借助商业...  (本文共92页) 本文目录 | 阅读全文>>

哈尔滨工程大学
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变几何参数对某微型离心压气机的影响

目前全球在对能源的需求方面正发生变化,人们更加重视对环境的保护,同时电力系统也受到更多关注,而微型燃气轮机因其自身的特点受到了人们的更多关注。作为微型燃气轮机的核心部件之一的高转速、高压比离心压气机的设计在微型燃气轮机的设计体系中具有举足轻重的地位。了解离心压气机流动机理,提高压气机性能成为了研究的热点。本文针对100kW高转速、高压比的离心压气机进行数值模拟计算,在完成网格无关性验证后,对不同转速下离心压气机进行数值模拟,绘制离心压气机的特性线,分析其性能和内部流场的变化,探究高转速、高压比离心压气机中影响性能的因素。对离心压气机的内部流动进行了研究,分析激波、泄露流等对流场的影响,掌握了离心压气机内部流场的特性。本文对设计的离心压气机进行了大量的数值计算。讨论了改变叶片数目,增加叶片厚度对离心叶轮流量、压比和效率等总体性能的影响,分析了参数改变后离心压气机内部流动的变化,总结其影响规律,得到了不同叶片数目和不同叶片厚度的离心...  (本文共84页) 本文目录 | 阅读全文>>

大连理工大学
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气动设计对压气机叶轮可靠性影响的研究

涡轮增压器离心压气机是一种高速旋转的机械,在运行过程中经常遭遇叶片损坏的事故,而叶片损坏原因各异。在离心压气机叶轮中,气流是粘性的三元流并且伴有强烈的二次流,在叶轮流道中,往往存在脱流和涡流现象,故其内部流动相当复杂。因此叶轮可靠性对于高速运转的离心压气机而言是至关重要的,在传统的气动设计过程中,对于叶轮可靠性的考虑一般停留在静强度的核算和安全系数层面。随着压气机负荷的不断提高,气动稳定性的问题日显突出,有失速甚至旋转失速引发的事故时有发生,因此急需在气动设计过程中考虑气动稳定性。本文是基于大连机车研究所某ZN310A4-1型涡轮增压器短叶片断裂原因分析的研究所展开的。用PRO-E软件对进气弯管,带分流叶片的叶轮及有叶片扩压器进行了实体建模。计算了不同状态点下离心压气机的内部流动,通过对压气机内部的速度场及压力的分布分析,讨论叶轮长短叶片的位置、形状对扩压器及整体影响,及叶片扩压器的压力扰动对叶轮的影响。并跟据分析结果利用NRE...  (本文共71页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国科学院研究生院(工程热物理研究所)
中国科学院研究生院(工程热物理研究所)

离心压气机内部流动特性与流场结构研究

离心压气机作为主要的增压装置,在国民经济各部门中发挥着非常重要的作用。由于离心压气机内部流动极其复杂,加之缺乏有效的研究手段,使当前离心压气机内部流动特性和流场结构的研究还存在着诸多不足,难以为工程设计和理论分析工作提供充分的指导。本文在前人实验结果的基础上,结合数值模拟和理论分析方法对离心压气机的内部流动特性和流场结构进行深入研究,主要研究内容如下:1.通过与文献中离心压气机实验结果详细对比,全面考察数值计算方法模拟离心压气机总体性能和流场细节能力,验证数值研究方法的准确性与可信度。2.通过对半开式离心叶轮中主要的二次流结构及其各自的分布特点、形成机理和变化规律进行总结,提出半开式离心叶轮二次流结构的三维模型,进一步深化对离心叶轮二次流结构的理解与认识。3.对射流尾迹结构进行详细研究,阐明射流尾迹结构的形成机理并给出其三维模型;对尾迹区内部气动参数特点进行分析,深入总结射流尾迹结构各方面特性。4.通过对Krain后弯叶轮的计算...  (本文共128页) 本文目录 | 阅读全文>>