高轮毂比离心压气机改型设计及分析.pdf

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1、58FLUIDMACHINERY文章编号：1005—0329(2011)11—0058—04高轮毂比离心压气机改型设计及分析龙双喜，王毅(1．广东惠州天然气发电有限公司，广东惠州516082；2．中国航天科工集团7801研究所，湖南长沙410205)摘要：以某高轮毂比离心压气机为研究对象，在给定的轴向尺寸限定下，进行离心压气机改型设计，提出离心川‘轮和径向扩压器子午流道倾斜的设计方法以提高离心压气机性能，并借助数值模拟手段，揭示了该设计方法提高高轮毅比离心压气机性能的机理，可为高轮毂比离心压气机改型气动设计提供借

2、鉴。关键词：高轮毂比；离心压气机；改型设计；数值模拟中图分类号：TH45文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2011．11．012RedesignandAnalysisofaHighHub／tipRatioCentrifugalCompressorLONGShuang．xi，WANGYi(1．GuangdongHuizhonLNGPowerCo．，Ltd．，Huizhou516082，China；2．7801ResearchInstituteofChinaAerospaceSc

3、ience&IndustryCorp．，Changsha410205，China)Abstract：Thehubandshroudcontoursareredesignedforahighhub／tipratiocentrifugalcompressorwiththesameaxial(mension．Detailedanalysesoftheflowvisualizationhaveexposedflowtopologiesbetweenthecaseswithoriginaleonlpressorandmod

4、ifiedcompressorbynumericalsimulation，thereforeledtosomepreliminaryconclusionsastotheflowphysicsinvolvedinthecompressorperformanceimprovements'affordedbytheredesignofhubandshroudcontours．Keywords：highhub／tipratio；centrifugalcompressor；remodeldesign；numericalsi

5、mulation1引言高的轮毂比。高轮毂比离心压气机具有较高的进出El半径与大型航空燃气轮机均采用大流量、高压比比，大幅减小其子午流道的曲率半径，尤其是轮盖的多级轴流压气机结构型式不同，中小型航空燃侧流道，容易导致叶轮内部流动在出口沿叶高方气轮机的压气机随着压比的提高，后面级的通道向出现较大的分离；并且，较小的流道曲率不可避高度和换算流量越来越小、比转速较低，整个压缩免出现较小的罗斯比数，加剧叶轮出口区域低能系统都采用轴流压气机时，后面级的效率将非常流体的横向迁移，掺混损失增加，恶化离心压气机低，并且叶片短而薄，

6、增加叶片加工难度，因此轴性能，高效的高轮毂比离心压气机设计十分困流一离心组合压气机是中小型航空燃气轮机压缩难。系统的主要结构型式；如美国“阿帕奇”武装直升近年来大量研究围绕高效离心叶轮设计而展机用的T700一GE一701发动机、欧洲新一代武装开j，取得丰富的相关设计经验j，叶轮设计已直升机用的RTM322发动机、美国高空高速无人由二维叶轮向三维直母线叶轮、并继续向三维任侦察机“捕食者”用的FJ44涡扇发动机，以及全意空间曲面叶轮发展，串列叶轮技术、多分流球小型商务／行政机主要动力JT15D、PW300、叶片技术⋯

7、、掠叶片J、弯叶片、倾叶片技术等都PW500和TFE731等发动机均是采用了轴流一离心组合压气机。然而现代高效轴流压气机一般采正在改善高轮毂比离心压气机性能水平；为了进用等中径设计，从而导致末级离心压气机具有较一步提高高轮毂比离心压气机的性能，高星对比收稿日期：2011—01一l0修稿日期：2011—04—182011年第39卷第11期流体机械59分析了出口径向和倾斜两种离心叶轮性能1，出为保证离心压气机具有相同的轴向尺寸，改口倾斜的叶轮具有更高的全工况性能，但出口倾型压气机减小了叶轮轴向长度；原型压气机叶轮斜增

8、加了离心压气机的轴向长度。出口流道轮毂倾斜8。、机匣倾斜l5。。与原型压紧凑、高效一直是离心压气机设计追求的目气机相比，改型压气机通过倾斜叶轮出口流道，减标，相同的结构尺寸，更高的气动性能，基于此，本小了叶轮子午流道的曲率半径。文以某高轮毂比离心压气机为研究对象，在给定的轴向尺寸限定下，提出离心叶轮和径向扩压器3数值计算方法子午流道倾斜的设计方法以提高离心压气机性能，并借