湍流模型的對比與葉輪機械內(nèi)部氣動性能的數(shù)值模擬.pdf

1、湍流模型的對比與葉輪機械內(nèi)部氣動性能的數(shù)值模擬ComparisonofTurbulenceModelandrUN10elandNumericalSimulationofAerodynamicPerformanceinTurbomachinery學(xué)科專業(yè)：化工過程機械研究生：鄭雅芳指導(dǎo)教師：劉正先副教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一零年五月一令一苓=牛直月’【；，1～●‘’摘要級環(huán)境下的流動是近年來葉輪機械領(lǐng)域研究的熱點問題之一。本文以某離心壓縮

2、機中間級單通道為計算模型，對流道內(nèi)部的復(fù)雜湍流流動特征及其性能進(jìn)行數(shù)值模擬研究。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)，分析壓縮機各個部件內(nèi)部流動特點及規(guī)律。首先利用典型后臺階實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行湍流模型的對比和確定，通過大量數(shù)據(jù)計算比對速度剖面、壓力系數(shù)、摩擦系數(shù)等參數(shù)，再考慮網(wǎng)格數(shù)、計算時間、CPU容量等硬件因素，選擇標(biāo)準(zhǔn)ks湍流模型進(jìn)行本文的數(shù)值計算。所研究壓縮機模型外徑400mm，機器馬赫數(shù)O8，葉輪轉(zhuǎn)速13366rpm。實驗數(shù)據(jù)由某壓縮機制造設(shè)計企業(yè)實驗中心提

3、供。本文計算9個工況點，將實驗結(jié)果和計算數(shù)據(jù)得出的相應(yīng)性能參數(shù)值進(jìn)行了對比。計算所得曲線與實驗相比趨勢較符合且最高效率誤差不超過4％。選取一個設(shè)計工況和兩個非設(shè)計工況，詳細(xì)分析了葉輪、擴壓器、回流器等重要部件內(nèi)部流動特征，通過壓力、速度分布的對比，發(fā)現(xiàn)非設(shè)計工況的回流、特征梯度不均等問題會導(dǎo)致流動損失過多，效率降低，而設(shè)計工況附近的均勻流動則不易發(fā)生分離現(xiàn)象且有較高效率。研究結(jié)果為離心壓縮機的設(shè)計、改進(jìn)和優(yōu)化提供有價值的數(shù)值依據(jù)。關(guān)鍵詞