长、短叶片式离心压缩机的优化与CFD分析

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离心式压缩机有流量小、功率低、压力大、转速高、可靠性高等优点,在能源、化工、航空等领域有着越来越广泛的应用。现在的离心压缩机朝着小尺寸、高压比、高效率、低能耗方向发展,使得其设计要求越来越严格。在性能较高的离心压缩机叶轮中,普遍采用长、短叶片形式,其压比、效率等各项性能指标倍受人们的关注。为进一步开发更高性能的离心压缩机,需要深入研究叶轮机械内部的流动性能。在这一背景下,本文采用CFD技术对一个多级离心压缩机首级的内部流场进行了模拟,研究叶轮各几何参数对离心压缩机级性能的影响。文章主要分为5个部分,具体内容如下:
　　首先介绍了课题的研究背景、目的及意义,论述了离心压缩机数值模拟以及实验研究的国内外进展情况;其次论述了数学计算方法,包括CFD一般的求解过程、目前应用较广泛的几种商用CFD软件。并结合FLUENT软件对叶轮机械内部流场计算的基本控制方程、湍流模型、网格划分技术、计算边界条件的设置等作了分析;然后给出了本文研究的离心压缩机模型和数值计算方法,为了验证本文计算方法的可靠性,对几何结构类似的叶轮进行了数值计算并与其实验值进行了对比,分析表明:本文计算方法是可靠的。
　　本文运用了两种方法进行变型设计。第一种是通过改变长、短叶片的相对位置对叶轮部分进行了变型设计,对5种不同形式叶轮进行数值计算,对比了其外部性能和内部流场,为长、短叶片形式的离心压缩机的设计提供参考;第二种是通过叶轮外径切削的方法,对3种不同的子午面型线叶轮进行模拟,为离心压缩机模型级的拓展和快速开发提供参考。

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作者
刘静;
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作者单位

华中科技大学;

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授予单位华中科技大学;
学科流体机械及工程
授予学位硕士
导师姓名王军;
年度 2011
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类离心式;
关键词
离心压缩机; 流体力学; 数值模拟; 结构优化;

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