转静间隙涡对离心压气机气动特性的影响研究

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1、中图分类号：V231.3论文编号：102870218-S123学科分类号：082502硕士学位论文转静间隙涡对离心压气机气动特性的影响研究研究生姓名赵正学科、专业航空宇航推进理论与工程研究方向叶轮机气体动力学指导教师陈杰讲师南京航空航天大学研究生院能源与动力学院二О一七年十二月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofEnergyandPowerEngineeringResearchonInfluenceoftheImpeller-Di

2、ffuserGapVortexontheAerodynamicCharacteristicsofCentrifugalCompressorAThesisinAerospacePropulsionTheoryandEngineeringbyZhaoZhengAdvisedbyLecturer.ChenJieSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringDecember,2017承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导

3、下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位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、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文摘要转静匹配不仅对叶轮和扩压器的特性产生影响，而且对压气机整级的特性也造成了很大的影响，其重要作用途径是包括转静间隙涡的诸多转静子间隙内流

4、动特征。为了清楚的了解转静间隙涡对离心压气机匹配特性造成的影响，本文分析了转静间隙涡的形成机理，并研究了该流动特征对离心压气机气动特性的影响规律。主要的工作内容如下：1、研究了转静间隙涡的形成机理及其所受扩压器影响的主要因素基于动力学原理分析了转静间隙涡的形成机理，据此总结了扩压器进口半径和气流密度相同时削弱转静间隙涡的基本途径，包括：增大叶轮下游气流的周向速度、减小子午流线方向的逆压力梯度、减小摩擦力。通过多个无叶及有叶扩压器方案与同一离心叶轮匹配工作时转静间隙涡的对比分析，发现扩压器进口攻角，叶片角分布以及通道面积分布都会对转静间

5、隙涡的形成产生很大的影响。2、研究了转静间隙涡对叶轮特性的影响通过改变扩压器方案调节转静间隙涡特征的途径，研究了叶轮的特性与转静间隙涡参数的关联关系。转静间隙涡面积的减小和绝对涡通量平均值的增大利于叶轮效率的提高。转静间隙涡中心点的位置存在最佳值使得叶轮的效率最高。转静间隙涡的绝对涡通量的积分值和叶轮的特性并没有明显的关系。3、研究了转静间隙涡对扩压器特性的影响通过转静间隙涡参数不同时扩压器流动的数值模拟分析，研究了转静间隙涡大小，强弱和涡中心点的轴向与径向位置对扩压器的特性产生的影响。存在最佳的一个转静间隙涡面积使得扩压器的性能最好

6、；也存在一个最佳的转静间隙涡的绝对涡通量的平均使得扩压器的性能最好；扩压器的综合性能随着转静间隙涡中心点的轴向坐标的增大而增大；存在一个转静间隙涡中心点的径向坐标使得扩压器的性能最低。转静间隙涡的绝对涡通量的积分和扩压器的特性并没有明显的关系。4、研究了转静间隙涡对离心压气机级特性的影响通过对比不同转静间隙涡参数时离心压气机整级的特性可以得出，转静间隙涡大小，强弱以及涡中心点的轴向坐标与径向坐标都对离心压气机的整级特性产生了很大的影响，而转静间隙涡的绝对涡通量的积分和压气机整级的特性并没有明显的关系。存在最佳的一个转静间隙涡面积使得压

7、气机级性能最好；转静间隙涡绝对涡通量的平均越小压气机整级的效率越高；压气机的整机效率随着转静间隙涡中心点的轴向坐标和径向坐标增大都有逐渐增大的趋势。关键词：离心压气机，转静间隙涡，数值模拟，转静匹配，流动机理i南京航空航天大学硕士学位论文ABSTRACTImpeller-diffuserinteractionnotonlyaffectthecharacteristicsoftheimpelleranddiffuser,butalsothecharacteristicofthestage,itsimportantfunctionappr

8、oachistheflowcharacteristicsinsidetheimpeller-diffusergapincludingtheimpeller-diffusergapvortex.Inordertoclear