叶顶间隙对低速离心叶轮性能影响及尾缘附近流场分析.pdf

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1、第9期机械设计与制造2013年9月MachineryDesign&Manufacture107叶顶间隙对低速离心叶轮性能影响及尾缘附近流场分析高勇强，楚武利，张皓光(西北T业大学动力与能源学院，陕西西安710072)摘要：为了深入了解不同叶顶间隙下低速离心叶轮性能变化及尾缘附近流场变化，利用商用计算流体力学软件包NUMECAFINE／TURBO分别对O．5、1、2倍叶顶间隙的LSCC离心叶轮内部三维粘性流场进行了数值模拟研究。结果表明：随着叶顶间隙的增加，叶轮通道内损失增大，尾迹损失增大，离心机的

2、效率压比降低；随着叶顶间隙的增加，间隙泄漏流增强，通道内叶顶、机匣表面附近低速区扩大，由于尾缘附近低速区扩大并向吸力面移动，低速区与尾迹掺混加剧了叶轮出口通道涡运动，尾迹中心从压力面向通道中心移动。关键词：离心叶轮；数值模拟；叶顶间隙；尾缘；尾迹中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2013)09一O107—03TheInfluenceoftheTipClearancetoaLow-SpeedCentrifugalImpellerPerformanceandtheFlow

3、FieldAnalysisoftheNearTrailingEdgeGAOYong-qiang，CHUWu-li，ZHANGHao-guang(SchoolofPowerandEnergy，NorthwesternPolytechnicalUniversity，ShannxiXi’an710072，China)Abstract：Tobetterstudyalow-speedcentrifugalimpeller’Schangesinpe~rmanceandtheneattrailinge@eflo

4、wfieldunderdifferent￡clearance，thethree-dimensionalviscousinternalflowwasnumericallysimulatedbyusingofCFDSoftwarepackageNUMECAFINE／TURBOforanalyzingtheLSCCcentrifugalimpellerwithrespectively，0．5、1、2timestipclearance．Thenumericalresultsshowthatwiththei

5、ncreasingofthetipclearance，theimpellerchannellossincreases，wakelossincreases，theejficiencyandthepressureratioofthecentrifugaldecrease；withtheincreasingofthefiPclearance，thegapleakageenhances，thelowspeedzoneofthechannelnearthetipandthecasesurfaceexpand

6、s，thelowvelocityzonenearthetailingedgeexpandsandmovestothesuctionside，themixingofthelowspeedzoneandthewakeexacerbatesthevortexofthechanneloutlet，andthewakecentremovesfromthepressuresidetothesuctionside．KeyWords：CentrifugalImpeller；NumericalSimulation；

7、TipClearance；TrailingEdge；Wake1引言153m／s，设计流量30kg／s，设计总压比1．14，绝热效率92．2％。为研究不同叶顶间隙对尾迹发展的影响，对不同叶顶间隙进行了计算，这与轴流压气机相比，离心压气机内部结构复杂，其叶轮内部流几种间隙分别为0．5、1、2倍设计叶顶间隙。采用Numeca中动也极为复杂。由于流动复杂胜和试验手段的限制，以及现代计算Autogrid生成结构化网格，其中叶片尾缘为钝头结构，尾缘部分采机和计算技术的发展，数值模拟已经成为研究叶轮内部复杂流动

8、的用单独网格块，叶顶间隙采用蝶形网格。主通道在流向、径向、周向重要且有效的工具。许多研究表明尾迹对离心叶轮性能和出口流动网格数分别为(171~73x43)，尾缘网格块网格数为(37~73xl7)，顶部影响巨大，并且尾迹中心周向位置很大程度受叶顶间隙影响。随间隙布置17个网格点。在壁面及尾缘加密，整个计算区域网格约为着叶顶间隙的变化，离心叶轮通道内叶顶、机匣壁面附近的低速区85万左右。使用k-8计算模型，使用中心差分格式对空间进行离也随之变化。而该低速区特别是通道尾部附近的低速区对尾