采用混合工质的多级离心压缩机中间级的特性分析

本文利用编制的混合气体的物性计算程序,对某多级离心压缩机中间级内部流场,进行数值模拟的研究,重点分析了对弯道和回流器等静止部件内的气动特性.计算采用时间推进法,湍流模型选择Spalart-Allmaras模型.结果表明:叶轮设计合理;静止部件特别是无叶扩压器和弯道内摩擦损失较大,且易受下游部件影响;工况变化对回流器入口流动影响很大.     

离心压缩机弯道最佳r/b值研究

本文将叶轮、无叶扩压器和弯道组合一起对弯道进行研究,充分考虑了叶轮出口的射流/尾迹结构对弯道进口气流的影响.通过对不同弯道半径r与流道宽度b的比值r/b条件下,数值研究其对离心压缩机基本级气动性能的影响.对弯道内部流动及r/b值变化与离心压缩机级的总体性能的变化关系进行详细的对比分析.研究结果表明:r/b值的变化对弯道出口气流角影响显著,并存在一个使级效率为最大值的最佳r/b值。壁面摩擦是引起弯道内部总压损失的主要因素。     

离心压缩机弯道最佳γ/b值研究

本文将叶轮、无叶扩压器和弯道组合一起对弯道进行研究,充分考虑了叶轮出口的射流/尾迹结构对弯道进口气流的影响.通过对不同弯道半径γ与流道宽度b的比值γ/b条件下,数值研究其对离心压缩机基本级气动性能的影响.对弯道内部流动及γ/b值变化与离心压缩机级的总体性能的变化关系进行详细的对比分析.研究结果表明: γ/b值的变化对弯道出口气流角影响显著,并存在-个使级效率为最大值的最佳γ/b值.壁面摩擦是引起弯道内部总压损失的主要因素.     

合成气压缩机循环段流动性能分析

合成气压缩机循环段由于高压和流动空间限制,难以测量内部流动参数,导致无法从工程上判断循环段流动性能。为此本文建立了高压缸出口段、混合腔和循环段叶轮流道模型,采用合成气物性,在约14.4 MPa(A)的高压进口条件下,使用CFD的方法研究了循环段内部流动混合发展规律。选取常用的七种损失模型评估了叶轮内损失,并研究了混合腔对下游叶轮性能的影响。结果表明混合腔内呈现出明显的二次流动,随着流动向下游发展,流场变得越来越均匀。混合腔损失、叶片负载损失和尾迹损失是主要的损失源。由于上游混合腔的影响,带有混合腔的叶轮的压比和效率低均低于单独均匀进口叶轮情况,且其工况范围更窄。本文的结果可为新型合成气压缩机产品的设计提供参考。     

回流器对离心压缩机级特性影响的试验研究

回流器对离心压缩机级特性影响的试验研究姚承范，朱营康，马林，程　晋（西安交通大学动力机械工程系）一、前言鉴于以往对离心压缩机回流器的研究较少且多偏重于其内部流场测试和一线流动分析，尚需进一步部析回流器型式、回流器与无叶扩压器的匹配关系对压缩机基本级特...     

离心压气机回流器三维气动优化设计

回流器作为多级离心压气机两级间非常重要的连接部件,其内部的二次流动十分显著。回流器的设计目标是以尽可能小的损失对上一级出口气体进行整流,减小下级叶轮进口处的流场畸变。本文通过对回流器流道和整流叶栅进行参数化建模,采用多岛遗传算法对某多级离心压气机回流器进行基于N-S方程数值求解的三维气动优化设计,着力于提高变工况条件下回流器的级等熵效率以及使变工况条件下回流器的出口气流角尽可能均匀。     

离心压缩机静叶间时序效应的实验研究

轴流压缩机中的时序(Clocking)效应已通过实验和数值模拟被证实存在,而离心压缩机中时序效应的研究还很少见报道.本文通过实验,研究了静叶间时序效应对压缩机性能的影响,并采用热膜传感器,测量了叶轮出口和扩压器进口流场.实验表明,Clocking效应对压缩机效率影响明显,影响幅值超过2%,最大达到3.6%,对压比也有相应的影响.不同Clocking位置,叶轮出口切向集平均速度改变达3.3%,径向达16.5%;对扩压器进口切向集平均速度的影响超过2%,径向达4%,且扩压器进口流动角改变1.5°.     

往复式压缩机进气软管内气体流动特性研究

采用CFD方法来对压缩机进气波纹软管内氦气流动问题进行数值模拟研究.结果表明:波纹软管内气体流动存在明显的回流区,并随着流速和管长的增加而愈加明显,对压缩机的进气量影响较大.     

径向吸气室流动损失及出口气流畸变的影响

径向吸气室的内部流动损失及出口气流畸变是其影响离心压缩机性能的主要因素。为了进一步了解径向吸气室对离心压缩机性能影响的机理,本文针对上述因素对某工业用离心压缩机径向进气级开展了数值研究。研究表明,在该离心压缩机的正常运行区间内,径向吸气室的内部流动损失只会使整级性能下降,对下游叶轮和模型级的性能基本无影响;而吸气室出口的气流畸变不仅会使整级性能下降,更是导致叶轮及模型级性能下降的主要原因。希望通过本文的研究为径向吸气室的改进设计提供参考依据。     

周向非均匀人流/出流条件下无叶扩压器敏感性分析

不稳定流动是高速离心压缩机内部流动的本质特征,其诱发机制往往受到关键结构参数与边界处流动条件的影响.本文以带有无叶扩压器的离心压缩机为研究对象,基于线性的全局稳定性理论,同时考虑涡黏性与分子黏性的作用,建立了基于无叶扩压器r-θ平面的二维稳定性分析方法,获得了流动失稳的直接全局模态;然后基于伴随方法获得了对应最不稳定特征值的伴随全局模态,结合直接与伴随模态构建了流场特征值的结构敏感性。最后考虑了射流-尾流流动结构,以及蜗壳非对称几何结构的影响,分别对周向非均匀入流/出流条件下的无叶扩压器流动进行了稳定性与敏感性分析。分析结果表明机匣侧出口回流对无叶扩压器全局稳定性具有关键作用;在无蜗壳时,射流-尾流结构对于全局稳定性的影响主要体现在失速团个数,而对失稳机理的影响较小;蜗壳的非对称结构导致流场重新分布,在距离蜗舌顺时针90°~135°位置出口壁面回流与入口回流相互作用,是诱发失稳扰动产生的主要因素。     

集流器偏心对多翼离心风机性能及噪声的影响研究

风机进口处的流动状态对其性能具有直接影响。本文对某多翼离心风机提出一种进口集流器偏心安装的方法,来控制其进口流动,使其性能获得提升、噪声降低。通过数值寻优与实验寻优的相互验证,对不同工况下集流器偏心安装前后的风机性能、噪声及内部流场展开分析,并最后得出了集流器的合理偏心位置。结果表明:当偏心角θ=120°且偏距比ε=0.016时,偏心方向对应叶道内的流动分离减弱,叶轮出口气流速度增大,同时叶轮前盘和集流器间隙间的流量泄漏也相应减小。在风机运行工况范围内,该风机的风量最大增加3.5%,全压效率最大提高3%,噪声降幅最大达1.2dB.     

轮盘侧空腔流动结构及其对离心压缩机气动性能的影响

本文以离心压缩机轮盘侧空腔流域为研究对象,通过数值计算,研究了设计工况下空腔流动结构及对主流区域的影响机制。结果表明,空腔及密封内部流动表现为四类旋涡结构;空腔流动对叶轮内部流动及气动性能的影响较小,但明显增加了扩压器内的流动损失,致使压缩机级性能显著下降。研究工作为深入了解空腔与通流部件间的相互影响规律提供理论依据,为完善离心压缩机气动性能预测模型奠定基础。     

CO_2压缩机级临界点附近压缩特性的数值研究EI北大核心CSCD

尿素行业中的CO_2高压离心压缩机经常需要经历跨临界的压缩过程,在采用CFD技术进行性能分析时,理想物性并不满足临界点变化规律。本文采用二氧化碳实际物性,并与理想物性得出的性能做了比较,指出了不同工况下两者的性能差异.在此基础上,本文又对旋转叶轮及静止回流器内部流动情况进行分析,给出了气动参数与热物性的比较,为CO_2高压压缩机设计与计算提供依据。     

CO_2压缩机级临界点附近压缩特性的数值研究

尿素行业中的CO_2高压离心压缩机经常需要经历跨临界的压缩过程,在采用CFD技术进行性能分析时,理想物性并不满足临界点变化规律。本文采用二氧化碳实际物性,并与理想物性得出的性能做了比较,指出了不同工况下两者的性能差异.在此基础上,本文又对旋转叶轮及静止回流器内部流动情况进行分析,给出了气动参数与热物性的比较,为CO_2高压压缩机设计与计算提供依据。     

相似原理在离心压缩机上的应用研究

本文以涡轮增压器离心压缩机为研究对象,基于部分相似原理建立了低速大尺寸模型,该模型忽略了雷诺数的影响以便于模型缩放。为了补偿雷诺数的影响以获得流动的相似性,通过对压气机叶顶间隙和扩压器出口直径的修正来减小原型与放大模型之间的差异。对几种衍生模型机进行了数值模拟,并通过性能实验验证了该方法的可靠性。修正后的模型压缩机E与原型机性能的相对误差小于0.8%,说明压缩机E的流场与原型的流场达到了流动相似。     

几何参数对紧凑涡轮过渡段内部流动机理影响研究

本文深入探讨了定常来流条件下过渡段内部流动机理和损失机制。通过保持过渡段长高比、雷诺数和进口旋流不变,借助实验和数值模拟方法,系统地研究了过渡段中位角和出口面积对其内部流动及气动性能影响。研究发现,过渡段内部流场结构主要以对涡及轮毂和机匣区域附面层分离为主。过渡段来流尾迹、中位角及进出口面积比是影响过渡段内部流动损失的三个主要因素。其中,中位角决定了机匣第一弯逆压梯度强度,面积比主要控制第二弯静压升,上游尾迹是诱发机匣侧流动分离的主要诱因。在大中位角情况下,机匣第一弯的流动分离更严重,分离明显提前。在大面积比情况下,机匣侧不仅出现由上游尾迹堆积产生的流动分离,还会出现机匣附面层自身二维分离。随着过渡段的中位角和面积比增大,损失急剧增加。     

轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的数值研究

本文针对轴流压缩机叶栅内固体微粒沉积的问题,采用计算流体动力学(CFD)软件对压缩机叶栅内的气固两相流动进行了模拟。文中首先采用不同的湍流模型和不同的壁面处理方法计算了垂直圆管内固体微粒的沉积,并与实验数据进行了对比。在此基础上,研究了轴流压缩机叶栅内不同直径粒子在叶片压力面和吸力面的沉积规律;且研究了不同工况对粒子沉积的影响。     

离心泵蜗壳内旋涡流动的数值研究

采用"冻结转子法"处理叶轮与蜗壳间动静耦合流动的参数传递和相互干扰问题,研究了蜗壳进口周向非均匀来流对其内旋涡的演化发展的影响。分析表明,叶轮与蜗壳的干扰所造成的蜗壳进口周向流动的不均匀性是非常强烈的,整个蜗壳内的流动是以旋涡形式向出口推进的,且随工况的不同表现不同的演化过程,从而导致蜗壳内较大的流动损失。同时也说明只有考虑蜗壳来流的非均匀性影响,才能准确地模拟其内的旋涡运动。     

叶片扩压器进口安装角对离心压缩机性能影响的数值与实验研究

对不同扩压器进口安装角下离心压缩机的性能进行了实验研究,并详细计算分析了相应的流场分布。分析表明, 不同的进口安装角对压缩机的流动有较大的影响,压缩机的性能曲线也有不同程度的左右偏移;进口处较大的正冲角和负冲角均会在扩压器叶片表面出现大尺度的分离涡团;在给定的流量工况下,应存在一个最佳的进口安装角,使得扩压器效率最高;设计工况下,最高效率所对应的冲角并非为零。     

亚声速圆锥扩压器内紊流可压缩流动的数值计算

本文应用涡量-流函数作为主要变量对粘性流体流动进行求解.理论上可适用于有回流和无回流的流动情况.为了验证本方法的可靠性,特对小扩张角圆锥扩压器内可压缩粘性流体的流动进行了计算.由于只涉及无回流的紊流边界层发展过程,在数值计算中采用了Prandtl混合长度假说,同时考虑了进口不均匀速度分布.计算结果与文献[4]中实验数据相比较是相当吻合的.这说明本方法可用于一般无分离流动的圆锥扩压器的设计计算.