Z305压气机内部流场数值分析及扩压器结构优化.pdf

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1、14FLUIDMACHINERYVo1．42，No．3，2014文章编号：1005—0329(2014)03—0014—05Z305压气机内部流场数值分析及扩压器结构优化李成，杜礼明，王尕平，王澄宇，王焱(大连交通大学，玉柴大连涡轮增压技术研发中心，辽宁大连116028)摘要：为分析叶轮和扩压器耦合作用下的压气机内部流场，在级环境下对Z305增压器离心匿气机进行了数值研究，结果表明该压气机的工作范围较狭窄和整级效率较低的原因在于叶轮出口段到扩压器进口处都存在较大的涡流区。通过减少扩压器叶片数和缩短叶片尾缘的长度，改善了叶轮和扩

2、压器的耦合关系，使得压气机工作范围和在多工况下的效率和压比等性能参数都明显提高。关键词：离心式压气机；叶轮；扩压器；内部流场中图分类号：TH45文献标志码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2014．03．004NumericalAnalysisofInternalFlowFieldofZ305CentrifugalCompressorandStructuralOptimizationofDifuserLICheng，DULi—ming，WANGGa-ping，WANGCheng·yu，WANGYan

3、(DalianJiaotongUniversity，YuchaiDalianturboehargertechnologyR&Dcenter，Dalian116028，China)Abstract：NumericalanalysisoftheinternalflowfieldofZ305centrifugalcompressorinmnhistageenvironmentwascarriedout．Theresultsindicatethatnarrowworkingrangandloweficiencyofthecompres

4、sorcontributestotheeddybetweenoutletoftheimpellerandinletofthediffuser．Thecouplingrelationshipbetweentheimpelleranddiffuserwasimprovedbyreducingvanenumberofthediffuserandshorteningthelengthofthebladetrailingedge．Theoptimalresultsshowthatthestableworkingrangeofthecom

5、pressorwasbroadenedandworkingeficiencyandpressureratioinmultistageenvironmentwereincreasedsignificantly．Keywords：centrifugalcompressor；impeller；difuser；internalflowfieldl前言气机，必须高效回收这些动能。而扩压器可以通过气流道面积增大或者通过平均流道半径的变离心压气机内部流动是复杂的三维湍流流化，使得动能按照角动量守恒原则作角速度恢复动，由于受叶轮旋转和表面曲率

6、的影响还伴有脱以减小平均速度，并因此使静压增大，但可能会引流、回流及二次流现象，从而使得压气机内部流动起压气机内流动分离或者出现失速现象。十分复杂¨。叶轮是压气机的最重要元件之一，叶轮与扩压器的耦合作用直接影响整机的效通过叶轮把机械功转变为气流的位能与动能J。率。较好的叶轮与扩压器匹配可以使叶轮和扩压扩压器进口条件和叶轮出口条件的改善是改进离器的内部流场较为顺畅。传统的离心压气机设计心压气机性能的关键，与叶轮中的压力增加不同，在扩压器中通过气流的扩散流动以降低气流速度方法是依赖经验对产品进行反复的设计和试验，和升高静压。这种方

7、法在设计过程中会造成时间和资金的浪离心叶轮的气流动能较大，设计高性能的压费，并且无法预料和控制开发投入及开发结果。收稿日期：2013—04—28修稿日期：2013—12—04基金项目：国家自然科学基金资助项目(11202043)18FLUIDMACHINERYVo1．42，No．3，2014[4]汤华．离心压气机流场分析与扩压器设计[D]．北5结论京：中国科学院研究生院，2005．[5]刘瑞韬，徐忠．离心叶轮机械内部流动的研究进展[J]．力学进展，2003，33(4)：518-532．(1)所建立的仿真计算模型能正确模拟离心[

8、6]闻苏平，张楚华，李景银．旋转叶轮和叶片扩压器耦压气机多工况运行，表明，所采用的计算方法是可合的非定常流动计算[J]．西安交通大学学报，靠的；2004，37(7)：754-757．(2)对原型压气机级环境的模拟表明，叶轮[7]朱智富．车用涡轮增压器离心压气机喘振机理及预出口