某离心式压缩机可调进口导叶叶型研究

摘要

目前随着重工业的发展，离心式压缩机已经成为压缩和输送高压气体的关键。然而离心压缩机在实际运行过程中随着气候条件和用户需求，经常需要对进入压缩机的气体流量进行控制，在压缩机首级前安装进口导叶是一种常见且有效的调节流量方式。然而传统的导叶设计流量调节范围有限，导致在冬天或用户需求流量减少时将相当一部分压缩气放空，造成大量的浪费。如我国某生产厂家的压缩机在冬天需要放空的气量高达30％，而国外先进的设计仅需放空15％左右，因此对于导叶设计方法的研究是目前亟需解决的一项关键技术。
　　本文通过CFD软件NUMECA对带有可调进口导叶的离心式压缩机的首级进行全通道定常数值模拟。通过改进导叶叶型以满足离心压缩机流量调节性能的要求。结果表明，与原始叶型相比，新时型的耗功情况和效率变化不大，但调节范围扩大;其中弯叶型的流量调节能力高于直叶型。而且研究表明，弯叶型NACA6512对应的流量调节范围最大，夏季时流量调节范围扩大了17.45％，冬季时扩大了7.64％。选取合适的导叶叶型有利于降低离心压缩机的运行成本。

目录

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摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 离心压缩机进口导叶及翼型介绍

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 可调进口导叶调节机理

1．3 CFD的应用与NUMECA软件介绍

1．3．1 计算流体力学概述

1．3．2 CFD工作步骤

1．3．3 NUMECA软件介绍

1．4 本文主要内容介绍

2 离心式压缩机数值模拟理论及方法研究

2．1 数值模拟理论

2．1．1 控制方程

2．1．2 湍流模型

2．1．3 计算网格

2．1．4 边界条件及收敛标准

2．2 计算区域及几何模型的建立

2．3 模型网格的生成

2．4 首级全通道计算设定

3 进口导叶叶型改进的初步研究

3．1 原始进口导叶内部流动分析

3．1．1 不同的βA对导叶调节性能影响

3．1．2 不同βA时进口导叶内部流场

3．2 改进叶型调节性能分析

3．2．1 直叶型调节性能分析

3．2．2 弯叶型调节性能分析

3．3 改进叶型内部流场分析

3．4 本章小结

4 弯叶型相对厚度及最大弯度位置对流量调节能力影响

4．1 弯叶型相对厚度对流量调节能力影响

4．2 弯叶型弯度位置对流量调节范围的影响

4．3 改进弯叶型对应的导叶内部流场分析

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 本文主要结论

5．2 本文工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢