大流量系數離心壓縮機回流器氣動性能研究及改進.pdf

1、離心壓縮機是一種葉片旋轉式機械，通過葉輪旋轉使氣體壓力得到提高，被廣泛應用于國民經濟各部門中。隨著科技的發(fā)展，離心壓縮機的性能逐漸提高，國際競爭趨于白熱化。因此，要求設計人員設計出高壓比、大流量、高效率的多級離心壓縮機。離心壓縮機由轉子部件和靜子部件共同組成，在早期的設計過程中，離心壓縮機設計者更側重對壓縮機葉輪的研發(fā)工作，對靜止部件尤其是回流器的關注度較低。在對流量系數為0.2的大流量多級壓縮機的開發(fā)和分析工作中，研究人員發(fā)現(xiàn)壓縮機第

2、一級出口流場不均勻，對氣流在第二級葉輪內的流動產生很大的影響，使第二級葉輪效率較設計狀況明顯下降。因此，改善第一級出口流場的均勻性是提高離心壓縮機效率的途徑之一。
　　本文對第一級回流器的流場進行分析，摸清造成第一級出口不均勻流場的原因。通過流場分析發(fā)現(xiàn)，回流器入口來流非常不均勻，不同葉高氣流角度相差較大，氣流在輪蓋側及輪盤側造成正負沖角。在回流器流道內，有強烈的二次流漩渦產生，在第一級出口截面產生較大的正向和負向周向速度，使得下

3、一級葉輪入口條件惡化，效率大幅降低。為了確定回流器不均勻來流對級出口流場均勻性的影響，將回流器入口條件改為均勻進氣，并對第一級回流器及下一級進行CFD計算。結果顯示，均勻進氣條件下，回流器流道內不再產生二次流漩渦，級出口流場均勻性顯著提高，第二級效率和整機效率均顯著提高。這說明回流器入口不均勻來流是造成其內部二次流漩渦的主要原因。根據回流器流場特點，分別采用三個方案對回流器葉片進行修改。方案一對回流器葉片入口安裝角的分布進行修改，使其與

4、來流氣流角度相匹配。結果顯示，對回流器入口葉片角度的修改并沒有使流場得到改善。方案二根據回流器出口氣流角分布規(guī)律，降低輪盤及輪蓋側出口葉片角度，提高葉中截面出口葉片角度。該方案使回流器出口流場明顯改善，但由于氣流在彎道內轉彎作用，使級出口流場的均勻性較回流器出口流場較差。方案三在方案二的基礎上，將回流器葉片延長至彎道中部。數值模擬結果顯示，該改進方案第一級出口截面流場的均勻性得到顯著提高，第二級單級效率提高1.7％，整級效率提高0.7％