渦輪進(jìn)氣蝸殼設(shè)計方案的數(shù)值研究.pdf

1、渦輪機進(jìn)氣蝸殼的結(jié)構(gòu)和氣動性能是渦輪機研究的一個重要組成部分。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，以免造成整個動力裝置的效率降低；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。本文即是針對這兩方面的要求，進(jìn)行渦輪機進(jìn)氣蝸殼的設(shè)計及數(shù)值模擬計算，為設(shè)計制造高性能的渦輪機進(jìn)氣蝸殼提供可靠的依據(jù)。 本文建立了蝸殼流場的控制方程，對多種結(jié)構(gòu)尺寸的進(jìn)氣蝸殼流場進(jìn)行了數(shù)值模擬計算。以流場特性為

2、依據(jù)，改進(jìn)不合理的氣動結(jié)構(gòu)，從而得到氣動性能較好的進(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，對渦輪機進(jìn)氣蝸殼進(jìn)行了三維CFD流動分析，并根據(jù)流動分析結(jié)果對進(jìn)氣蝸殼進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。通過分析壓力損失和流場狀況對進(jìn)氣蝸殼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 在本文中，蝸殼根據(jù)進(jìn)口的數(shù)量不同分為：單進(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。計算結(jié)果表明，徑向截面的形狀對蝸殼的總體性

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。通過對計算結(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