离心压缩机小流量级叶片扩压器的改进研究.pdf

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1、第27卷第3期机电产品开笈与新VOI．27，NO．32014年5月Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsMay．．2014文章编号：1002—6673(2014)03—026—03离心压缩机小流量级叶片扩压器的改进研究王宇，李振华，郭欢，张富春，王开宇(沈阳鼓风机集团有限公司，辽宁沈阳110869)摘要：采用数值模拟方法对某一离心压缩机小流量级内部全三维有粘流场进行了详细的分析．得到了内部各元件主要气动参数的分布情况。通过减小D4／D2值，减小叶栅稠度。增大当量扩张角等方法有效减小了叶片

2、扩压器内的摩擦损失。数值计算结果表明．改进后计算模型多变效率提高约1．02％．效果显著关键词：离心压缩机：数值模拟；小流量模型级；叶片扩压器中图分类号：TH122文献标识码：Adoi：10．3969／i．issn．1002—6673．2014．03．010StructureImprovementonVaneDifuserofSmallFlowrateCentrifugalCompressorWANGYu，LIZhen—Hua，GUOHuan，ZHANGFu—Chun，WANGKai—Yu(ShenyangBlowerWorksGroupCorporat

3、ionLtd．，ShenyangLiaoning110869，China)Abstract：A3-Dviscousflowfieldinainletchamberofcentrifugalcompressorhasbeenanalyzedindetailbynumericalsimulationmethod．Themainaerodynamicparametersdistributionofthecomponentswasobtained．Thefrictionlossofthevanedifuserhasbeenreducedbyreducingth

4、eratioofD4／D2andtheconsistencyofthecascadeaswellasincreasingtheequivalentangleofexpansion．Thenumericalresultsshowthatthepolytropiceficiencyofcomputationalmodelhasbeenimprovedby1．02％andtheefectisremarkable．Keywords：centrifugalcompressor；numericalsimulation；smallflowratemodelstage

5、；vanedifuser0引言1原模型级几何结构特点在离心压缩机中，扩压器的功用主要是使从叶轮出多级离心压缩机小流量模型级的流量系数=0．03，来的具有较大动能的气流减速．以使动能有效地转化为由进气道、叶轮、扩压器、弯道、回流器以及回流器出压力能『l1无论是径向直叶片还是后弯或强后弯叶轮，这口延伸段组成。叶轮叶片出口安装角I32A=16。属于强部分动能都要占叶轮总耗功的很大比例。扩压器设计得后弯闭式叶轮，叶轮叶片为单圆弧等厚度叶片，叶片数是否理想对级效率和压比有很大影响嘲。采用无叶扩压器为13；扩压器叶片采用机翼型，叶片数为14；回流器和叶片扩压器两种

6、型式。无叶扩压器通常用于叶轮出口采用香蕉翼型，叶片数为l8。图1为该小流量模型级的气流角较大的情况。一般情况下，当叶轮出口气流角小三维模型。于18。～22。时，通常用叶片扩压器，以减小气流在扩压2数值求解方法器内部的摩擦损失，提高效率嘲。本文研究的离心压缩机小流量模型级流量系数=数值模拟采用商业CFD软件NUMECA完成。计算0．03，由于原模型级加叶片扩压器后，效果不明显，因域包括叶轮、扩压器(分无叶和有叶两种方案)、弯道和此，重新设计叶片扩压器。并匹配相应的回流器，使整回流器．在NUMECA软件的Autogrid5中自动生成六面个模型级的性能得到一

7、定程度的提高。体结构化网格，图2为带叶片扩压器模型的计算网格。三维粘性数值计算在FineTM／Turbo模块中完成。本计算修稿日期：2014一O3—21分析的出发点为气流流动的控制方程。包括三维可压缩作者简介：王宇(1981一)，女，硕士，工程师。研究方向：离心雷诺平均N—S方程、能量方程、连续方程、理想气体状压缩机气动性能分析及压缩机产品升级改造。·开发与创新·表3改进后回流器参数线，由变工况性能曲线可以看出，改进后的模型级在设Tab．3Returnparametersofmodifiedmode计点及大流量区效率升高明显，仅小流量区效率降低．改进前

8、改进后改进前后压比变化不大。可见叶片扩压器改进设计后性扩压器入口安装角ct5A(。)1625能