離心壓縮機葉片的幾何設(shè)計及結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、碩士學(xué)位論文離心壓縮機葉片的幾何設(shè)計及結(jié)構(gòu)研究TheGeometryDesignandStructureInvestigationofCentrifugalCompressorBlade學(xué)21307234大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要離心式壓縮機是一種旋轉(zhuǎn)式葉輪機械，它通過葉輪的高速旋轉(zhuǎn)來加速氣體，提高氣體的動能和壓力，進一步通過擴壓器使氣體減速升壓，從而得到符合使用標(biāo)準(zhǔn)

2、的壓縮氣體。由于其具有工作流量大、結(jié)構(gòu)緊湊、效率高等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于國民生產(chǎn)的多個領(lǐng)域中。葉片作為離心壓縮機內(nèi)部最重要的部件，其形式和結(jié)構(gòu)直接影響到壓縮機的性能和工作范圍，有必要對其進行深入地研究。利用Bezier曲線造型方式，設(shè)計了葉輪子午面型線；以子午面輪轂和輪緣型線的相對長度為自變量，分別為輪轂和輪緣確定葉片角加載方式，據(jù)此設(shè)計了三種不同葉片加載方式的葉片。通過數(shù)值模擬分析可知，當(dāng)輪轂采用前部加載方式、輪緣采用中間加載方式時得到

3、的葉輪有最好的性能，且葉片表面靜壓分布較為均勻。在探究了葉片厚度對于壓縮機性能的影響以后，對不同厚度的等厚度葉片進行了流固耦合分析，以分析不同厚度的葉片在運行過程中的應(yīng)力分布和變形情況。流固耦合過程中，分別考慮了葉片壓力載荷的作用、離心載荷的作用以及兩種載荷的協(xié)同作用。由流固耦合結(jié)果分析可知：相比葉片壓力載荷，離心載荷對于葉片的應(yīng)力分布和變形影響更大；兩種載荷在協(xié)同作用時會增大葉片的變形量，但不一定會增加葉片的最大等效應(yīng)力；葉片的危險點

4、出現(xiàn)在葉片前緣葉根處，最大等效應(yīng)力位于該位置的壓力面上；葉片變形量最大值出現(xiàn)在葉片前緣葉頂處。普遍認為，半開式離心壓縮機葉輪項部葉頂間隙的存在對壓縮機性能有一定削減作用。基于此，建立了六種不同葉頂間隙高度的葉輪，通過數(shù)值模擬方法研究葉項間隙對于壓縮機性能和流動的影響。由數(shù)值模擬結(jié)果可知：葉頂間隙高度的增加會進一步降低壓縮機的效率和總壓比；葉頂間隙的存在影響了葉頂附近的靜壓分布，使葉頂區(qū)域的葉片載荷趨于均勻；隨著葉頂間隙高度的增加，葉頂間