圓形軸流風(fēng)機(jī)-山東冠熙(在線(xiàn)咨詢(xún))-軸流風(fēng)機(jī)

從軸流風(fēng)機(jī)的一般參數(shù)出發(fā)，通過(guò)一維徑向參數(shù)和子午向徑向參數(shù)的設(shè)計(jì)，得到了初步設(shè)計(jì)方案的性能預(yù)測(cè)和幾何參數(shù)。初步方案利用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)葉片型線(xiàn)對(duì)三維葉片進(jìn)行幾何建模，通過(guò)求解三維穩(wěn)定流場(chǎng)對(duì)初步設(shè)計(jì)方案進(jìn)行驗(yàn)證。一維參數(shù)設(shè)計(jì)主要是求解平均半徑氣動(dòng)參數(shù)的控制方程。采用逐級(jí)疊加法對(duì)多級(jí)壓縮系統(tǒng)進(jìn)行了氣動(dòng)計(jì)算。同時(shí)調(diào)整了軸流風(fēng)機(jī)相應(yīng)的攻角、滯后角和損失模型。最后，得到了平均半徑和子午線(xiàn)流型下的基本氣動(dòng)參數(shù)。計(jì)算中使用的損失和氣流角模型需要大量的葉柵試驗(yàn)作為支撐。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)改進(jìn)模型包括經(jīng)典亞音速葉片型線(xiàn)NACA65、C4和BC10，耐高溫高濕軸流風(fēng)機(jī)，基本滿(mǎn)足了風(fēng)機(jī)的初步設(shè)計(jì)要求。為了準(zhǔn)確、快速地得到初步設(shè)計(jì)方案，將現(xiàn)有的經(jīng)典葉片型線(xiàn)直接用于一維設(shè)計(jì)和初步設(shè)計(jì)。當(dāng)設(shè)計(jì)負(fù)荷超過(guò)原模型時(shí)，采用MISES方法對(duì)S1流面進(jìn)口斷面進(jìn)行分析，得到初始滯后角，如本文對(duì)高負(fù)荷風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)。在S2流面設(shè)計(jì)中，軸流風(fēng)機(jī)采用流線(xiàn)曲率法對(duì)S2流面進(jìn)行了流量計(jì)算。為了簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程，將計(jì)算假設(shè)為無(wú)粘性和恒定絕熱，忽略了實(shí)際渦輪機(jī)械中的三維、非定常和粘性流動(dòng)特性，引入了葉排損失來(lái)表示葉柵中流體粘度的影響。通過(guò)三維流場(chǎng)的數(shù)值分析，修正了求解S2流面過(guò)程中的損失，并通過(guò)迭代得到了初步設(shè)計(jì)方案。

當(dāng)軸流風(fēng)機(jī)葉頂間隙形狀發(fā)生變化時(shí)，不可避免地會(huì)引起葉頂及其附近的吸力面和壓力面流場(chǎng)的分布。由于葉尖間隙的存在，泄漏流將與通道內(nèi)的主流混合，在吸入面頂角形成泄漏旋渦。軸流風(fēng)機(jī)與方案3相比，方案2具有幾乎相同的區(qū)范圍，但葉尖間隙較大，有利于防止動(dòng)靜部件之間的摩擦，而方案6具有明顯的性能退化，易于分析其損耗機(jī)理。為此，分析了三種葉尖間隙：均勻間隙、方案2和方案6。旋渦是描述旋渦運(yùn)動(dòng)的重要特征量，其大小可以反映旋渦的強(qiáng)度。在間隙均勻的情況下，渦量分布從葉片前緣到后緣呈下降趨勢(shì)，流入量能有效地粘附在吸力面上，防腐軸流風(fēng)機(jī)，因此軸流風(fēng)機(jī)渦量相對(duì)較小。由于主流與泄漏流的相互作用，葉片的渦度比吸力面大得多，較大渦度出現(xiàn)在吸力面拐角處和葉片附近。中間葉片頂部渦度強(qiáng)度明顯增大，這是由于間隙收縮導(dǎo)致葉片前緣泄漏面積增大，導(dǎo)致泄漏流量增大，主流與泄漏流量的混合程度增大，渦度強(qiáng)度增大。軸流風(fēng)機(jī)葉尖間隙的大小沿流動(dòng)方向減小，圓形軸流風(fēng)機(jī)，即葉片葉尖越靠近殼體，泄漏旋渦越靠近葉片上部和中部。副作用減少。

在軸流風(fēng)機(jī)機(jī)械中，為了防止旋轉(zhuǎn)葉片和固定殼體之間的摩擦，葉片頂部和殼體之間必須有一定的間隙。由于葉尖間隙的存在，不可避免地會(huì)發(fā)生泄漏流。泄漏流與主流相互作用形成的泄漏渦將影響渦輪機(jī)械的內(nèi)部流場(chǎng)和氣動(dòng)性能，尤其是效率、軸流風(fēng)機(jī)噪聲和穩(wěn)定的工作范圍。因此，通過(guò)改變?nèi)~頂間隙形狀，對(duì)葉頂泄漏流進(jìn)行綜合分析，提高渦輪機(jī)械的氣動(dòng)性能具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和工程參考價(jià)值。目前，對(duì)葉尖間隙進(jìn)行了一系列的實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究，主要集中在葉尖和殼體兩個(gè)方面。對(duì)于葉片頂部，Young等人[4]采用實(shí)驗(yàn)方法研究了單槽、雙槽和上斜面對(duì)渦輪性能的影響。在此基礎(chǔ)上，模擬了軸流風(fēng)機(jī)、類(lèi)型和位置對(duì)軸流風(fēng)機(jī)性能的影響，指出在設(shè)計(jì)流量下，葉頂雙槽結(jié)構(gòu)具有較佳的氣動(dòng)性能，軸流風(fēng)機(jī)，風(fēng)機(jī)效率提高了1.05個(gè)百分點(diǎn)。對(duì)多級(jí)壓縮機(jī)表明，葉根倒角還可以減小角區(qū)的失速，提高工作范圍。軸流風(fēng)機(jī)帶肩端間隙渦輪的研究表明，壓力側(cè)和吸入側(cè)后緣槽都可以略微增大葉片頂面?zhèn)鳠嵯禂?shù)，但吸入側(cè)后緣槽可以減小間隙的泄漏損失。