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[学位]

离心式压缩机回流器优化设计及数值研究

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Author:

崔铖 (崔铖.)

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学位论文库

Abstract:

多级离心式压缩机由于运转时间长、易损部件少、维护费用低,广泛应用于石油化工、煤化工和天然气等工业领域。由于高效率和宽工况范围作为评判一台离心式压缩机运行效益的标准,因此为了提高离心式压缩机的性能,国内外大量研究者对叶轮和扩压器进行了深入的研究。然而在多级离心式压缩机中,弯道和回流器的气动性能的优劣对整机效率起到至关重要的影响。本文应用数值研究和优化方法,对离心式压缩机回流器进行了深入研究。
首先对离心式压缩机基本级D的回流通道进行数值研究,获得使基本级D整级多变效率达到最高值的回流器子午面结构和回流器叶片。研究发现:每一个基本级都有一个最佳的宽度比b5_Ref=b5/b4,回流器进口宽度b5对回流器叶片进口安装角α5A有明显影响,设计时对二者要综合考虑。增加回流器叶片数对抑制回流器流道内部二次流有效果,但同时增加气体的摩擦损失。因此选择回流器叶片数要考虑流动损失的影响。    其次,为离心式压缩机基本级D回流器设计了ARV(Aungie Return channel Vane)型和DRV(Double circular Return channel Vane)型两种叶片型线。分别对配置两种回流器叶片的基本级进行数值研究。研究结果表明,基本级D-ARV的气动性能优于基本级D-DRV。在流量系数φ1为0.026时,基本级D-ARV比基本级D-DRV的整级多变效率ηpol高1.31%。
然后,数值研究基本级D-ARV型回流器叶片载荷控制参数K5对回流器性能的影响。研究结果表明:K5值对回流器性能影响很大,当K5=2.4时所确定的回流器叶片型线结构使基本级的多变效率达到最大值。
最后,通过回流器叶片参数化建模,将CFD技术与人工神经网络以及遗传优化算法相结合的办法,对离心式压缩机基本级D-ARV回流器叶片型线进行了优化设计,优化后回流器叶片折转角变小,叶片厚度减小,叶片呈现三元结构。研究结果表明:优化后的回流器三元叶片有效减少了回流器流道内部的流动损失、提高静压恢复系数并且改善了回流器流道内部的气流分布均匀性。三元回流器叶片在变工况条件下能显著提高离心式压缩机基本级的整级气动性能,整级多变效率ηpol在流量系数φ1为0.026时提高了2.32%。

Keyword:

回流器 基本级 离心式压缩机 数值研究 优化

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学能源与动力工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 闻苏平

Year: 2015

Language: Chinese

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WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 17

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