高溫熱泵離心葉輪流場數(shù)值模擬及其幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析.pdf

1、當前，節(jié)能問題已是關(guān)系到人類生存發(fā)展的重大問題，越來越多的人們認識到它的重要性。以工業(yè)余熱為低位熱源的水/水離心式高溫熱泵的開發(fā)，對于我國北方城市區(qū)域供熱及其他用熱領(lǐng)域具有十分重要的意義。離心式壓縮機作為離心壓縮式熱泵的核心部件，其運行效率，工況范圍和安全性能都直接影響著整個機組的性能。葉輪是離心壓縮機中最重要的、也是結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜的部件，實現(xiàn)將主軸機械能向氣體壓力能的轉(zhuǎn)化。數(shù)值計算方法不僅可以獲得豐富的流場細節(jié)，還可以方便地進行各種理想

2、狀態(tài)的數(shù)值實驗，在比較廣泛的參數(shù)范圍內(nèi)進行研究，從而大大節(jié)省研究費用，縮短研究周期。因此，采用正確的方法對葉輪機械流場特性進行數(shù)值分析來優(yōu)化離心式壓縮機性能具有重要的意義。
　　本文以R123為工質(zhì)，以現(xiàn)有離心葉輪為研究對象，在系統(tǒng)地綜述離心式壓縮機數(shù)值模擬國內(nèi)外進展的基礎(chǔ)上，首先詳細推導(dǎo)了葉輪機械流場的流動控制方程，歸納了葉輪流場數(shù)值模擬所用的湍流模型。
　　其次，確定高溫熱泵系統(tǒng)離心壓縮機葉輪的幾何外形和運行工況，采用C

3、FD商用軟件CFX對單通道葉輪流場進行數(shù)值模擬，對設(shè)計工況下和變流量工況下葉輪部分的特性曲線，以及葉片的子午面和單通道葉高中截面上的速度分布特性、葉輪流場內(nèi)二次流和葉片出口尾跡等問題進行了模擬分析。
　　最后，本文在原有葉輪幾何外形基礎(chǔ)上進行修改，對不同葉片數(shù)目的流場進行數(shù)值計算，詳細分析了葉片數(shù)目變化時，葉輪流場內(nèi)部主要參數(shù)的變化規(guī)律，以及葉片數(shù)目保持不變時，流量變化的特性曲線。同時，對不同葉片數(shù)的特性曲線進行比較分析。此外，還