渦輪進(jìn)氣蝸殼設(shè)計(jì)方案的數(shù)值研究.pdf

1、渦輪機(jī)進(jìn)氣蝸殼的結(jié)構(gòu)和氣動(dòng)性能是渦輪機(jī)研究的一個(gè)重要組成部分。一方面，它要求流經(jīng)進(jìn)氣蝸殼的氣流盡量均勻，壓力損失要盡量小，以免造成整個(gè)動(dòng)力裝置的效率降低；另一方面，要求進(jìn)氣蝸殼的結(jié)構(gòu)尺寸在保證要求的前提下盡量小，有利于布置。本文即是針對(duì)這兩方面的要求，進(jìn)行渦輪機(jī)進(jìn)氣蝸殼的設(shè)計(jì)及數(shù)值模擬計(jì)算，為設(shè)計(jì)制造高性能的渦輪機(jī)進(jìn)氣蝸殼提供可靠的依據(jù)。 本文建立了蝸殼流場(chǎng)的控制方程，對(duì)多種結(jié)構(gòu)尺寸的進(jìn)氣蝸殼流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬計(jì)算。以流場(chǎng)特性為

2、依據(jù)，改進(jìn)不合理的氣動(dòng)結(jié)構(gòu)，從而得到氣動(dòng)性能較好的進(jìn)氣蝸殼。應(yīng)用雷諾平均N-S方程和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格和k-ε湍流模型，對(duì)渦輪機(jī)進(jìn)氣蝸殼進(jìn)行了三維CFD流動(dòng)分析，并根據(jù)流動(dòng)分析結(jié)果對(duì)進(jìn)氣蝸殼進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。通過(guò)分析壓力損失和流場(chǎng)狀況對(duì)進(jìn)氣蝸殼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。 在本文中，蝸殼根據(jù)進(jìn)口的數(shù)量不同分為：?jiǎn)芜M(jìn)口進(jìn)氣蝸殼和雙進(jìn)口進(jìn)氣蝸殼。每種進(jìn)氣蝸殼又根據(jù)徑向截面的不同形狀分成不同的方案，共有三種形狀。計(jì)算結(jié)果表明，徑向截面的形狀對(duì)蝸殼的總體性

3、能有很大影響，在單進(jìn)氣口蝸殼方案中，方案二比方案一的壓力損失要小，方案一的總壓損失為91019Pa，而方案二的總壓損失只達(dá)到84927Pa。并且出口氣流的速度與均勻程度均要好與方案一。在對(duì)雙進(jìn)氣口蝸殼方案進(jìn)行數(shù)值模擬以后發(fā)現(xiàn)，雙進(jìn)氣口方案的壓力損失都要好與單進(jìn)氣口的方案，并且出口均勻性也好。通過(guò)對(duì)計(jì)算結(jié)果的比較與分析，我們得出結(jié)論，雙進(jìn)氣口方案三是一種比較好的蝸殼結(jié)構(gòu)，其總壓損失為30082Pa，出口垂直均勻系數(shù)為0.936307875