高壓比離心式壓縮機流場分析及激波控制.pdf

1、隨著離心壓縮機在國防工業(yè)以及能源動力等領域的廣泛應用，離心壓縮機逐漸向高壓比、大流量的方向發(fā)展，其性能的好壞受到越來越多的關注。離心壓縮機高壓比的要求，使得壓縮機的負荷增加，導致葉輪進口相對馬赫數(shù)較高，容易在葉頂吸力面處產生激波，而由激波以及激波與附面層相互干擾產生的損失會大大降低離心壓縮機的效率，對壓縮機的高效運行產生不利影響，因此減弱激波強度、控制激波影響范圍是設計高效率、寬工況范圍高壓比離心葉輪的關鍵因素。
　　本文首先以設

2、計壓比為4.7的半開式離心葉輪（Krain）為研究對象，采用NUMECA軟件對其進行數(shù)值模擬計算。通過試驗與數(shù)值模擬結果的對比分析發(fā)現(xiàn)，本文數(shù)值模擬可以準確預測流道內氣體流動情況及角區(qū)渦流，驗證了數(shù)值模擬精度。通過對內部流場的分析發(fā)現(xiàn)葉輪入口處存在較強的激波。其次對Krain葉輪進行初步模擬設計，并根據(jù)初步設計葉輪研究不同軸向長度、不同前緣掠角以及不同前緣形狀對高壓比離心葉輪內部流場、整體性能的影響，重點分析了其對入口激波的影響。結果表

3、明，軸向長度L與葉輪直徑D2的比值L/D2>0.3、葉片前掠7.5°有利于提高葉輪的整體性能，增大葉輪阻塞裕度；橢圓形葉片前緣可以有效控制激波強度，且隨著長短軸比的增加激波強度越來越弱，但長短軸比增加到3以后，性能提高越來越不明顯。最后對Krain離心葉輪進行改進設計及強度校核，通過與原始Krain葉輪流場的對比發(fā)現(xiàn)，設計葉輪入口激波強度以及激波影響范圍均得到有效控制。設計工況下葉輪出口多變效率提高0.3%，無葉擴壓器出口多變效率提高1