小流量下离心压气机无叶扩压器数值模拟及流动分析

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1、2010年第5期(总第119期)内燃机与动力装置I．C．E＆Powerplant2010年10月【试验研究】小流量下离心压气机无叶扩压器数值模拟及流动分析马超，王航，刘云岗，朱智富(1．山东大学能源与动力工程学院，山东济南250061；2．寿光康跃增压器有限公司，山东寿光262711)摘要：无叶扩压器是离心压气机重要部件，也是涡轮增压器上应用最多的扩压器类型，详细研究其内部流场，掌握流动损失产生的机理，对于提升扩压器性能及抑制其失速的发生具有重要意义。本研究利用商用CFD软件NUMECA对离心压气机无叶扩压器进行了数值模拟，并对无叶扩压器收缩段和平行段内的流动分别进行分析，探讨了它们各

2、自流动的特点，为进一步深入研究无叶扩压器流动，提升其性能奠定基础。关键词：离心压气机；无叶扩压器；数值模拟；流动分析中图分类号：TK402文献标志码：A文章编号：1673—6397(2010)05—0013—04NumericalSimulationandFlowAnalysisoftheVanelessDifuserofCentrifugalCompressorinLowFlowConditionMAChao，WANGHang。，LIUYun—gang，ZHUZhi—fu(1．SchoolofEnergy&powerEngineering，ShandongUniversity，Jin

3、an250061，China；2．ShouguangKangyueTurbochargcrCo．，LTD．，shouguang262711，China)Abstract：Thevanelessdiffuseristhemostwidelyusedintuobochargerbutalsothekeycompo—nentofcentrifugalcompressor．Thestudytothemechanismoftheflowandlossinthevanelessdif-fuserisshownimportanttoimprovetheperformanceofdiffuserand

4、avoidstal1．Inthepaper，thece-trifugalcompressorissimulatedbytheCFDsoftwareNUMECAandtheanalysisisgiventoflowcharacteristicinconvergeandparallelareaofthediffuser．Theresearchprovidesasolidfoundationtoresearchflowcharactericsandtoimproveitsperformance．KeyWords：CentrifugalConpressor；VanelessDiffuser；N

5、umericalSimulation；FlowAnalysis析的探索，得出了失速团与临界流动角受叶片数影引言响很大的结论。文献[2]的结果表明，三维流动分扩压器是离心式压气机的重要元件，主要分为离的存在会产生非定常流动，并且分离的位置取决有叶扩压器和无叶扩压器两种。与有叶扩压器相于流动角、入口雷诺数和扩压器几何形状，文献[3]比，无叶扩压器变工况性能较好，加工简单，在现代对扩压器内回流现象进行研究，并提出了预测扩压车用涡轮增压器离心压气机中有着广泛的应用。对器内部回流开始时的人口流动角模型。文献[4]对无叶扩压器内部流动情况给与充分的研究，对于改同一叶轮级采用无叶和有叶两种扩压器时进

6、行对比善无叶扩压器内气流的流动情况，进一步提高压气性分析，详尽阐述了两种扩压器形式的优缺点。此机的效率具有重要意义。国内外有诸多学者对于离外还有诸多学者～¨对无叶扩压器结构形式对性能心压气机扩压器的流动状况进行了大量的研究。文影响进行了研究，得出了许多有价值的结论。但所献[1]对大宽度无叶扩压器旋转失速进行了机理分有的研究均将扩压器整体性考虑，研究对象也大都基金项目：山东大学自主创新基金资助(200933050)作者简介：马超(1985一)，男，安徽省淮南市人，在读硕士研究生，主要从事车用涡轮增压器的研究。内燃机与动力装置2010年10月集中于平行侧壁型无叶扩压器，对于收敛型无叶扩2试

7、验验证压器，尤其是对于扩压器收缩段和平型段分别进行研究的报道较少。本文就离心压气机收缩型无叶扩为了验证模拟计算结果的准确性，进行了相应压器的收缩段和平行段就喘振发生前的流动状况分试验验证，试验装置及试验方法请参照文献[8]。别进行分析，力求阐述清楚两者流动状况的特点，为由图2可见，计算结果和试验结果非常接近，最高压进一步深入分析扩压器流动及喘振机理奠定基础。比相差不超过0．5％，并且在小流量区都表现出了l研究对象及研究方法压比先稍有下降然后逐渐