轴流压气机进气蜗壳流场分析

论文摘要

进气蜗壳是轴流压气机的一个重要组成部分。首先,它要求流经蜗壳尤其是蜗壳出口面的气流尽可能均匀,以免引起压气机的喘振;其次,它要求气流流经蜗壳时压力损失尽可能小,以降低压气机整机压力损失,提高压气机效率;最后,对于工业用压气机,虽然装配时没有严格的空间限制,但也要求进气蜗壳尺寸尽量小,以节省装配空间及降低生产成本。本文即是针对这些要求,对轴流压气机进气蜗壳进行了数值模拟计算及结构改进。通过模型试验来了解进气蜗壳流场特性,探索结构改进方法,不仅需要大量的人力、物力和财力,同时也需要较长的试验周期。因此,应用数值模拟方法进行研究具有重要的意义。针对这种情况,本文主要完成了以下两方面的工作:1、进气蜗壳原始模型的数值模拟。根据原始蜗壳尺寸及结构要求,建立模型并进行数值模拟,获得了整个进气蜗壳流场分布情况、出口截面速度场平均不均匀度及压力损失值;2、对原始模型进行结构改进及数值模拟。以原始模型为基础,在分析了蜗壳内流场特性的前提下,对原蜗壳模型进行结构改进;对该改进模型在相同的条件下进行数值模拟,模拟结果表明,虽然改进蜗壳的压力损失有所升高,但其出口面流场不均匀性却得到了很好的改善。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题研究意义
• 1.2 轴流压气机发展概况
• 1.3 叶轮机械进气蜗壳研究现状
• 1.3.1 叶轮机械蜗壳的研究情况
• 1.3.2 叶轮机械进气蜗壳数值研究状况
• 1.4 轴流压气机进气蜗壳数值模拟方法
• 1.5 主要研究内容
• 第2章 数值模拟方法和计算模型的建立
• 2.1 引言
• 2.2 计算模型
• 2.3 控制方程及湍流模型
• 2.3.1 控制方程
• 2.3.2 湍流模型
• 2.3.3 标准k-ε模型
• 2.4 网格生成及离散方法
• 2.4.1 网格生成概述
• 2.4.2 非结构网格生成
• 2.4.3 控制方程的离散
• 2.4.4 边界条件
• 2.5 算法介绍
• 2.5.1 算法选择
• 2.5.2 SIMPLE算法介绍
• 2.6 本章小结
• 第3章 进气蜗壳数值模拟
• 3.1 性能指标
• 3.2 几何模型
• 3.3 网格划分
• 3.4 边界条件
• 3.5 数值模拟结果及分析
• 3.6 数值计算结果
• 3.7 本章小结
• 第4章 进气蜗壳结构改进及数值模拟
• 4.1 蜗壳结构改进目的和方法
• 4.2 蜗壳结构试改进方案
• 4.3 试改进模型的数值模拟及结果分析
• 4.3.1 网格划分
• 4.3.2 边界条件
• 4.3.3 数值模拟结果与分析
• 4.4 优选改进模型的数值模拟及与原模型的比较分析
• 4.4.1 网格划分
• 4.4.2 边界条件
• 4.4.3 数值模拟结果及与原模型的比较分析
• 4.5 改进模型数值计算结果及与原模型的比较
• 4.5.1 改进模型数值计算结果
• 4.5.2 蜗壳结构改进前后数值计算结果比较
• 4.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢