分流叶片长度和位置对离心叶轮性能的影响及其优化设计

论文摘要

本文利用数值计算方法对一带分流叶片的离心压气机工作轮内部三维粘性流场进行了数值模拟。主要模拟了:采用不同长度和不同切向位置分流叶片离心叶轮的内部流场以及不同叶尖间隙下叶轮内部流场,通过比较分析发现:1.适度增加分流叶片长度可以增强其对大叶片吸力面处附面层分离的抑制,减小了低速区面积,同时减小了大叶片叶尖处的泄漏损失,改善叶轮通道内部流场;2.分流叶片向大叶片吸力面方向偏移,可以增强其对大叶片吸力面处低能流体的抑制作用,并降低了大叶片叶尖处的泄漏流速度,减少了叶轮流场内的泄漏损失;3.叶尖间隙增大,叶顶泄漏流速度增加,泄漏损失增加,叶轮性能下降;4.采用单纯形法,以效率为目标,对叶轮分流叶片进行了优化,并对优化前后的叶轮性能作了对比。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 离心叶轮研究状况
• 1.1.1 离心叶轮气动数值模拟技术的进展
• 1.1.2 离心叶轮的实验研究进展
• 1.2 气动数值优化技术发展
• 1.3 本文主要研究工作内容和意义
• 1.3.1 研究意义
• 1.3.2 研究内容
• 第二章 离心压气机工作轮三维粘性流场计算
• 2.1 三维Navier-Stokes 方程
• 2.2 紊流模型
• 2.3 控制方程的空间离散
• 2.4 控制方程时间离散
• 2.5 边界条件
• 2.6 初场给定
• 2.7 加速技术
• 2.7.1 局部时间步长
• 2.7.2 隐式残值光顺
• 2.8 三维网格生成
• 2.9 软件验证
• 2.10 小节
• 第三章 分流叶片长度和位置以及叶尖间隙对离心叶轮性能影响
• 3.1 引言
• 3.2 叶轮简介
• 3.3 计算网格
• 3.4 分流叶片长度与切向位置对离心叶轮性能的影响
• 3.4.1 分流叶片分布示意图
• 3.4.2 分流叶片长度对离心叶轮性能的影响
• 3.4.3 分流叶片切向位置对离心叶轮性能的影响
• 3.6 小结
• 第四章 叶型数值优化
• 4.1 引言
• 4.2 优化步骤
• 4.3 优化前后叶轮内部流场比较
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的主要论文