离心压气机内流分析的研究及扩压器优化设计

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1、ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringFlowAnalysisofCentrifugalCompressorandTheOptimationoftheDiffuserCandidate:YaoRuifengMajor:FluidmachineryandengineeringSupervisor:ProfessorWangJunHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hub

2、ei430074,P.R.ChinaDecember,2011独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位

3、论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____________年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打―√‖）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要离心压气机由于其具有高压力、运行范围广宽、结构简单、易于维护等特点，被广泛应用于石油化工、航空航天、能源动力等行业，并发挥着重要作用。随着我国能源问题的日益严峻，因此提高离心压气机的研究和设计水平，来提高其效率和增加其运行工况范围已显得格外重要。由于叶轮机械内部流动的复杂性，通过实验手

4、段来完成设计优化所需的时间周期较长，随着计算流体动力学的发展，运用CFD软件进行数值模拟能有效的缩短设计研发周期，并能节省大量的试验费用，现已在得到了很广泛的应用。本文首先运用CFD软件对Krain叶轮进行数值模拟，计算其在不同转速下的性能特性，通过与文献中给出的实验数据进行对比分析，验证计算方法的可行性，经验证，该计算方法可以应用于本文的计算工作。以某离心压气机模型级为基础，分析其在不同工况下的内部流动分布情况。以原始翼型扩压器为基础，通过改型设计几款不同翼型的扩压器，分析其内部流动特性和外部性能曲线，为扩压器翼型的选取工作提供一定的参考意见。对楔形扩压器采取切削

5、尾缘和缩短弦长的办法进行优化，分析其内流和外部流动特性曲线，来研究不同楔形扩压器对压气机性能的影响。最后，通过改变原始翼型扩压器的叶片进口半径来改变无叶扩压段长度，分析其内流和外部流动特性曲线，研究无叶扩压段长度对级性能和级内部流动情况的影响，为无叶扩压段的选择和离心压气机叶轮和扩压器间的干涉问题研究提供一定的参考依据。关键词:离心压气机数值模拟扩压器优化I华中科技大学硕士学位论文AbstractBecauseofthehigherpressureratio,widelyoperatingrange,simplystructure,easilymaintenance

6、,etc.,centrifugalcompressorsarewidelyusedinpetroleumchemicalindustry,aerospace,energy,powerandotherindustries,andplayingtheimportantrole.becauseenergyproblemsarebecomingmoreandmoreserious，sohowtoraisetheresearchanddesignlevelofcentrifugalcompressorsforsavingtheenergyconsumptionhasbecom

7、emoreandmoreimportant.Becauseofthecomplexinternalflowintheimpellermechanical，thedesignandoptimizationcyclethroughexperimentalmeansisverylong，however,withthedevelopmentofthecomputationalfluiddynamics,usingCFDsoftwarefornumericalsimulationcaneffectivelyshortenthedesigncycle.Soithasbeen