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离心压气机流场分析与扩压器设计

汤华  
【摘要】:本文主要对100kW微型燃气轮机的关键部件——高压比、高转速离心压气机进行了研究。 首先对现有的一个CFD软件进行验证,考察其应用于高压比、高转速离心压气机的能力。经验证,该软件满足本文工作的需求。 探讨了叶轮与扩压器之间的无叶扩压器轮盖侧的型线对总体性能的影响,以及对流场的作用。对常规的机翼型叶片扩压器的离心压气机级进行了数值模拟,分析了扩压器的性能及其内部流动。本文设计了一种大小叶片结构的扩压器,比较了大小叶片结构与全大叶片结构的气动性能差别。 研究了不同转速下叶顶间隙对叶轮性能的影响。分析了一个高压比、高转速的离心叶轮的流场,包括无叶顶间隙和有叶顶间隙时流道中涡和二次流的发展、低能流体的迁移。叶顶间隙的泄漏流动比较复杂。泄漏流动改变了叶轮靠近轮盖侧的损失机理。 本文对设计的离心压气机进行了大量的数值计算。讨论了改变叶片数目,增加叶片厚度,调整分流叶片周向位置以及增加间隙高度等对离心叶轮流量、压比和效率等总体性能的影响。


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