论文摘要
叶轮机械作为以连续旋转叶片为做功载体,使能量在流体工质与轴动力之间相互转换的能源利用装置之一,广泛应用于能源、电力、石油化工、交通运输等国民经济及国防军事领域。从国家重大装备制造业和现代经济需求来看,叶轮机械向高性能参数、高可靠性等方向发展是一个必然的趋势。以应用在电力驱动的动车组上的牵引电机冷却通风机为例,它具有占用空间小、耗功小、能为动车组牵引电机提供大流量、高全压冷却气体的特点；又如被称为核电站核岛“心脏”的核反应堆冷却剂泵,有在高温、高压、辐射环境下长期、安全、可靠地运行,并具有大流量和高扬程的苛刻性能要求。然而大流量高全压叶轮机械内部流动较为复杂,使得核主泵在水力特性、安全可靠等方面设计难度较大,国内长期依靠进口,严重限制了我国核电发展进程。开发研制先进、高效、可靠的叶轮机械,可以弥补国内技术空白并替代国外进口产品,增强国产高性能参数叶轮机械国际市场竞争力,对我国经济发展具有重要的意义。论文围绕“和谐号”某系列动车组牵引电机冷却用通风机国产化任务进行研究,根据工程需要,对原进口风机及若干改型方案进行论证,进而通过一维设计初定所设计的新型风机的几何参数,利用三维数值模拟方法研究离心风机的内部流动并预测其性能；针对流场中存在的缺点,以提升风机效率、保证出口静压升、功率消耗最小及提升风机高可靠性运行为目标,对冷却通风机重要过流部件叶轮、进口流道和扩压通道进行深入分析及改型,并将最佳方案制造样机,完成性能试验,实验结果显示：自主设计的动车组牵引电机冷却风机满足国内“和谐号”某系列动车组冷却设计需要,并通过“机械工业风机产品质量监督检验中心”性能检验,可以替代进口,现已批量生产并投入使用,完成了该系列动车组牵引电机冷却用通风机国产化设计工作。在总结大流量高全压冷却风机的设计经验基础上,针对AP1000核主泵叶轮叶片前缘部分形状进行优化研究。基于Design3D优化设计平台,以总绝热多变效率最大化为目标函数,研究沿叶高不同叶片前缘形状变化规律,为改善核主泵气动性能提供设计依据。