摘要:以三个不同流量系数的模型级为研究对象,对其无叶扩压器进口部分进行了详细分析。首先分析了大流量系数模型级内部流动存在的问题,并进行了相应的改进设计与计算,通过比较改进前后的计算结果与内部流动情况,发现采用旋转扩压器形式对于流动改善效果显著。在大流量系数模型级取得的经验基础上相续取得了中等与小流量系数模型级的改进方案,结果显示旋转扩压器形式的改进方案同样效果显著,进一步说明该方法适用于不同流量系数的模型级。 |
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ψ1=4QD/πD22u2D (1) |
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其中:下标D为设计工况点条件。 |
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1.3 边界条件 表1 X模型级各方案计算结果
表1是各方案整级的计算结果,子午视图见图4。case1修改了叶轮出口两侧密封腔口的形状,目的是减少两侧旋涡对主流的冲击;case2缩小了定子部件靠近叶轮出口部分的截面积;case3缩小扩压器宽度2mm,目的是抑制盖盘侧边界层的发展。计算结果显示三种改进方案的效率均有提高,其中case1最理想,效率提高约0.65%;case2效率提高不明显,仅为0.15%;case3较好,提高了0.53%。但是由于case3在修改扩压器进口的同时也将整级的子午结构都进行了相应的修改,其局限性较大,所以确定采用旋转扩压器形式的case1方案为最佳改进方案。 |
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对比分析图3与图5发现,case1无叶扩压器后续流道内的流动情况与case0基本一致,说明此改进方案对下游气流流动影响较小;另外,其改进效果主要体现在扩压器进口部分的流动改善方面,图中显示改进后密封腔内的旋涡底部的气流方向与主流方向仅是一个较小的锐角,其对主流的冲击及负面影响也大大减弱。 表2 Y模型级各方案计算结果
通过上述对比分析得出:case2改进效果最理想,与case0相比,效率提高了0.5%~1.5%,见图10。说明旋转扩压器形式的修改方案也适用于中等流量系数Y模型级。另外也可以得出增加Y扩压器进口通流面积将降低其级效率。 |
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表3 Z模型级各方案计算结果
表3是Z模型级各方案的计算结果,结果显示case1方案效率下降了1%,而case2提高了1%,压比也提高了2.3%。图12和图13展示了三个方案密封腔出口部分的流动情况,其中case1口圈密封部分由case0中的一个大旋涡结构变成了三个旋涡,中心大旋涡左上移,并在轮缘上面形成两个转向相反的小旋涡;级间密封旋涡由一个发展成两个,中间大旋涡变化不大,另外一个小漩涡的位置是在靠近密封腔轮缘侧,旋转方向为逆时针方向。分析其效率降低的原因是密封腔内的旋涡结构更复杂,不仅增加了分离损失而且还对主流区产生更不利的影响。case2的密封腔内气流方向与主流方向仅存在一个比较小的角度,所以大大减少了其对主流区的冲击损失与不利影响。 参 考 文 献 [1] 王尚锦.离心压缩机三元流动理论与应用[M].西安交通大学出版社.1991. |
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