离心压气机错排叶栅扩压器性能研究

离心压气机管式扩压器性能研究作者：王哲旭来源：《无线互联科技》2015年第01期摘要：在多级离心压气机中，管式扩压器[1]-[4]以其易加工性和良好的气动性能得到了普遍认可，管式扩压器组合作为两级间的连接部件，内部二次流十分显著，其设计目的是以尽可能少得损失对气体进行扩压整流，减轻下级叶轮进口流场畸变。

本文对管式扩压器的大前掠进口的生成技术，管式扩压器造型一些重要参数对其性能的影响进行了研究，得到了比较满意的结果。

关键词：管式扩压器；弯道；回流器；程序化建模1 概述作为本文重点讨论对象的离心压气机是叶轮机械中的重要组成部分，被广泛应用于工业及运输业上。

中小流量航空发动机、活塞式发动机的涡轮增压器、制冷系统以及液体火箭推进器中的涡轮泵等结构中都能见到离心压气机的影子。

扩压器和回流器是离心压气机的重要组成部分，，离心叶轮出口处的气体所具有的动能占整个叶轮耗功的25%-50%，需要经由扩压器降低流动速度从而使气体的动能转化为压力能，提高静压。

因此，如何改善压气机扩压器和回流器的效率对提高离心压气机整级的性能具有重大意义。

2 建模程序介绍2.1 中心型线造型本文中，管式扩压器中心线的设计在分别在子午面以及X-Y平面两个平面内进行。

在子午面内，气流经过径向扩压器后流入弯道，在弯道中实现180°转弯后流入回流器，回流器出口与回流环腔相接。

本程序中中心线起点为径向管式扩压器入口处，终点为回流器出口与第二类弯道合并处，第二类弯道造型在商用建模软件UG中进行。

本文中为保证弯道曲率独立变化便于调节，在子午面上的弯道型线形状为一椭圆圆弧，通过调节椭圆圆弧半长轴与半短轴的长度，可以有效控制弯道中心线的曲率变化。

弯道后回流器入口处中心线为与Z轴垂直的弯道椭圆圆弧切线，管式扩压器中段的型线子午投影与扩压叶栅子午流道型线形状接近，均为先上升、后下降，但是具体的径向最大高度与轴向折转位置会有所不同。

当中心线后半部分的回流段采用直线时，回流器与回流环腔相接处的曲率会突然增大，导致扩压减速后的气流在流经连接段时速度急剧上升，不利于回流环腔内对回流器流出的气流进行整流，因此回流器的中心线采用曲线段设计，将相接过渡段的较大的曲率平均分配到回流段曲线上；这样的设计可以有效缓解气流在过渡段的加速问题，但会增大第一级离心压气机与第二级离心压气机间的轴向距离，因此需要综合考虑曲率大小以得到最好效果。

高负荷离心压气机扩压器叶片前缘结构分析摘要：本文将对高负荷离心压气机扩压器叶片前缘结构进行研究。

主要研究内容包括叶片前缘结构的流动特性分析，试验台构建，流场数值模拟，以及叶片前缘的流动优化等。

本文的目的是探索离心压气机叶片前缘结构如何在高负荷条件下，最大限度地提供机器性能。

关键词：高负荷离心压气机；叶片前缘；流动分析；流动优化正文：本文将通过流动特性分析和试验台构建，对高负荷离心压气机扩压器叶片前缘的结构进行深入研究。

首先，采用流场数值模拟的方法，生成高负荷下的叶片前缘结构的流动场图，并对其中的流动特性进行分析。

其次，经过试验台构建，从流动特性实验结果获得高负荷下叶片前缘结构的机械性能。

最后，本文能够提出最佳的叶片前缘流动优化策略，以获得最佳的压气机性能。

应用方面，本文提出的高负荷离心压气机扩压器叶片前缘结构分析技术可以为叶片前缘结构的优化提供有效方法。

实际应用中，可以将本文提出的流动特性分析、试验台构建和流场数值模拟相结合，从而综合分析和优化叶片前缘结构的机械性能，提高压气机的运行效率。

扩压器叶片前缘结构分析可以有效改善叶片前缘结构的流动特性，从而提高压气机的工作效率。

此外，利用流动优化策略可以有效控制叶片前缘流动压力，从而提高台场推力变量。

最终，这种技术将有助于提高压气机性能，改善机器工作状态，降低能量消耗，实现机器节能减排。

此外，本文所提出的高负荷离心压气机扩压器叶片前缘结构分析方法还有助于改善机械零部件的生产工艺。

传统的生产方法无法在制造过程中根据实际的应用情况对叶片前缘结构进行优化设计，因此，采用本文研究得到的叶片前缘结构优化技术，可以在制造过程中进行叶片前缘结构的优化，以实现最佳的叶片前缘结构，提高机械零部件的使用效率。

另外，本文所提出的高负荷离心压气机扩压器叶片前缘结构分析方法也可用于现有压气机结构的优化设计。

实际上，根据机械性能的要求，使用本文研究的叶片前缘结构优化技术，可以优化现有的压气机结构，调整储气室的尺寸和位置，提高压气机的机械性能。

级环境下离心压气机扩压器叶片气动优化设计
随着工业技术的不断发展，离心压气机作为流体机械的重要设备，在工业领域中得到
了广泛应用。

在离心压气机中，扩压器是一个非常重要的部件，它负责将流体加速并增加
压力。

因此，扩压器的设计质量对整个离心压气机的性能具有重要的影响。

本文针对离心
压气机扩压器叶片的气动优化设计进行了研究。

首先，本文对离心压气机扩压器叶片的工作原理进行了分析。

扩压器叶片通过将流体
加速并导向出口来完成扩压作用。

因此，叶片的结构设计对扩压器的性能具有非常重要的
影响。

在叶片的气动设计中，本文采用了计算流体力学（CFD）分析方法。

通过建立几何模型、网格划分和求解Navier-Stokes方程等步骤，得到不同设计方案的叶片气动性能参数，包括叶片表面静压分布、动力学特性等。

通过对不同设计方案的气动性能进行比较，优化
叶片的结构设计，并得到了最优的扩压器叶片设计方案。

最终，通过对最优设计方案进行实验验证，验证了优化设计方案的合理性和可行性。

同时，本文也对优化设计方案的局限性进行讨论，提出了进一步改进的建议。

综上所述，本文通过对离心压气机扩压器叶片的气动优化设计进行研究，为离心压气
机的性能提升和应用发展提供了重要的理论参考和实践指导。

三种离心叶轮超声扩压器性能对比分析夏树丹;张霞妹;刘志远【摘要】采用数值模拟方法对匹配三种扩压器的离心压气机性能进行分析和对比,分别是楔形扩压器、单圆弧扩压器和串列叶栅扩压器.研究结果显示,对于进口超声和叶片较短的扩压器,串列叶栅扩压器性能表现最优,其次是单圆弧扩压器,楔形扩压器性能最差.【期刊名称】《航空科学技术》【年(卷),期】2018(029)004【总页数】9页(P9-17)【关键词】超声速;楔形扩压器;单圆弧型扩压器;串列叶栅扩压器【作者】夏树丹;张霞妹;刘志远【作者单位】中国飞行试验研究院,陕西西安 710089;中国飞行试验研究院,陕西西安 710089;中国飞行试验研究院,陕西西安 710089【正文语种】中文【中图分类】V211离心叶轮出口的气流仍然具有较高的速度，气流在扩压器内部继续减速，进一步转化为压力能。

扩压器可分为无叶扩压器和有叶扩压器两种。

Seiichi Ibaraki[1]以某跨声速离心叶轮匹配扩压器为研究对象，使用PIV技术和数值模拟方法，详细分析了压气机内部流场，得出扩压器进口气流受叶轮影响，而且分布极度不均匀。

T. Ch Siva Reddy[2]通过试验研究了三种扩压器叶片形状对离心压气机性能的影响。

结果表明，翼型叶片与其他两种叶片相比，表现出了更优的性能。

Hong-Won Kim[3]采用数值模拟手段研究了翼型扩压器、楔形扩压器和NACA65型扩压器对离心压气机性能的影响，研究结果表明，NACA65型扩压器的喘振边界更陡，喘振裕度相对较大。

初雷哲[4～8]等对某离心压气机进行数值模拟，研究了叶轮前缘几何形状、叶轮叶顶间隙、叶片数、分流叶片周向位置对压气机性能的影响。

同时，对扩压器叶片倾角、扩压器无叶段长度对扩压器和叶轮动静干涉的影响进行了非定常计算。

柳阳威[9]等以某跨声速离心压气机为研究对象，对其内部流动进行了定常和非定常计算，详细分析了叶轮和扩压器之间的相互干涉。

离心压气机增效扩稳技术研究及高海拔应用董素荣;刘卓学;刘瑞林【摘要】ObjectiveTo provide a new method to improve the aerodynamic performance of centrifugal compressor at high altitude.Methods This paper enumerated the technologies of bowed/swept blade and casing treatment, illustrated the principle of enhancing the efficiency and enlarging the stable working range of centrifugal compressor, and made a comparative analysis on the aerodynamic performance of the original impeller and the swept-blade impeller under the altitude of 5500 m.Results Compared with the original impeller, the pressure ratio of the optimized impeller could be increased by 3.09% at most. The effi-ciency could be increased by 0.71%. The flow loss in the impeller runner was reduced. And the aerodynamic performance of the impeller at high altitude was improved.Conclusion It still has some guiding for the researching on the application of the casing treatment for centrifugal compressor at high altitude.%目的为提高离心压气机高海拔气动性能提供新的研究方法.方法分析叶片弯/掠造型及机匣处理两种压气机增效扩稳的技术及机理,并采用数值模拟的方法对比分析了海拔5500 m条件下原型叶轮及采用叶片前掠叶轮的气动性能.结果相比于原型叶轮,采用前掠叶型的压比最多可提高3.09%,效率可提高0.71%,叶轮流道内流动损失减小,叶轮高海拔气动性能得到了提升.结论对低雷诺数下离心压气机机匣处理结构的应用有一定的指导作用.【期刊名称】《装备环境工程》【年(卷),期】2017(014)010【总页数】7页(P19-25)【关键词】高海拔;离心压气机;叶片弯掠;机匣处理【作者】董素荣;刘卓学;刘瑞林【作者单位】军事交通学院军用车辆系,天津 300161;军事交通学院研究生管理大队,天津 300161;军事交通学院军用车辆系,天津 300161【正文语种】中文【中图分类】TJ03随着车辆及航天技术的不断发展，涡轮增压技术的应用越来越广泛[1-2]，作为涡轮增压器的主要部件之一，小型离心压气机的性能将直接影响到涡轮增压器的正常工作，进而对发动机整机性能产生影响。