半开式叶轮离心压缩机气动性能优化设计研究

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1、犬？ｉｔ嫂大學ＤＡＬＩＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕士芽位文ＭＡＳＴＥＲＡＬＤＩＳＳＥＲＴＡＴＩＯＮ半开式叶轮离心压缩机气动性能优化设计研究流体机械及工程学科专业＿＿＿＿＿＿＿金花作者姓名指导教师王晓放教授徐胜利讲师———２０１５年６月答辩日期硕士学位论文半开式叶轮离心压縮机气动性能优化设计研究ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＡｅｒｏｄｎａｍｉｃｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｙ－ｏＳｅｍｉｅｎｌｅｅｎｔｒｉｆｕ

2、ａｌＣｏｍｒｅｓｓｏｒｐＩｍｐｅｌｒＣｇｐ作者姓名：黄金］Ｅ学科、专业：流体机械及工程学号：２１２１００７４指导教师：王晓放教授徐胜利讲师：２０１５年５月完成日期大理工大旁ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ大连理工大学学位论文独创性声明：作者郑重声明所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中巳经注明引用内容和致谢的地方外，本论文不包含其他个人或集体已经发表的研究成果，也不包含其他已申请学位或其他

3、用途使用过的成果一。与我同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任学位论文题目：半开式轮离心压缩机气动性能优化设计研究：１Ｌ日期：２０日作者签名，夕年月」（＿＿＾＿雄ａｘ大学硕士学位论文摘要一离心压缩机在国民经济行业中占有重要的地位，其发展水平亦是个国家工业整体实力的重要体现。在我国现代化建设面临着资源、环境可持续发展和国家安全的今天，提高大型压缩机设计水平及对其内部气动性能的研究具有重要的战略意义。以往的离心压

4、缩机设计研究对于提高设计工况点的气动性能以及效率关注更多，而离心压缩机的实际运行情况多数是在一定的工况范围内工作，很难使压缩机持续在设计工况点位置运行工作。因此，对于离心压缩机的研究，除了需要满足设计点要求的同时，相关的调节性一能的研究对工程应用具有定的价值。本文以某型号带可调进口导叶的半开式叶轮离心压缩机为研究对象，结合ＣＦＤ技术以及优化方法对毕开式叶轮离心压缩机首级进存气动分析以及性能优化。研究工作主要包括两部分内容：一第部分为半开式叶轮离心压缩机首级内流场的数值分析。首先通过对某半开式叶轮模型级

5、的数值模拟与试验比对，验证数值模拟方法的可靠性；然后对该型号离心压缩机不同入口导叶幵度下的流场进行精细分析，在获得不同导叶开度下压缩机运行特性曲线图的基础上，考察入口预旋以及锅壳对叶轮叶片表面压力载荷的影响，分析不同导叶一开度情况下的叶片压力脉动特性，从而进步增加对离心压缩机内部流场的认识。第二部分为该型号离心压缩机静止部件的性能优化。在压缩机变工况运行中，了解内部流场的流动规律，寻找压缩机内部流动欠佳的问题并对其进行优化改进。建立了气动性能鲁棒性优化模型，目标函数为分别在９０％、１００％和１１０％设计流量下

6、的扩压器和顿壳静压恢复系数的最小值最大化。分别对扩压器和锅壳进行全局优化算法分析，得到扩压器和锅壳设计参数的最优解，提高扩压器和锅壳的变工况运行性能，从而提高压缩机整级的气动性能以及运行效率。关键词：半开式叶轮；离心压缩机；数值模拟；气动性能；优化设计－－Ｉ半幵式叶轮离心压缩机气动性能优化设计研究Ｓｔｕｄｏｎｅｒｎａｍｃｓｏｒｍａｎｃｅｔｍｔｏｎｍ－ｏｙｔｈＡｅｏｄｉＰｅｒｆＯｉｉｚａｉｏｆＳｅｉｅｎｙｐｐＩｍｐｅｌｌｅｒＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌＣｏｍｐｒｅｓｓｏｒＡｂｓｔｒａ

7、ｃｔＣｅｎｔｒｉｆｕｇａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｏｒｏｃｃｕｐｉｅｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｙｏｆｔｈｅｎａｔｉｏｎａｌ＇＇ｅｃｏｎｏｍｔｍｏｔｓｍｅｎｔｔｓｔｅｎａｔｏｎｃｏｍｒｓｉｖｅｔｌｙ．Ｗｈａｓｒｅｉｄｅｖｅｌｏｌｅｖｅｌｒｅｆｌｅｃｈｉｓｐｅｈｅｎｉｎｄｕｓｒｉａ，ｐｓｔｒｅｎｇｔｈ．Ｍｏｄｅｒｎｉｚａｔｉｏｎｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｔｏｄａｙｉｎｏｕｒｃｏｕｎｔｒｙｉｓｆａｃｅｄｗｉｔｈｒｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄ

8、ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅｄｅｖｅｌｏｍｅｎｔａｎｄｎａｔｉｏｎａｌｓｅｃｕｒｉｔｒｏｂｌｅｍｓ．Ｉｎｔｈｉｓｃａｓｅｓｕｄｉｅｓｎｐｙ，ｔｏｐｔｈｅｉｍｒｏｖ－ｉｔｓｐｉｎｇｔｈｅｌ