【论文精选】哪种叶片扩压器的离心压缩机综合性能最好？

以下文字摘编自《重庆理工大学学报(自然科学)》2016年第30卷第12期

《不同叶型叶片扩压器对离心压缩机性能影响的数值模拟》

不同叶型叶片扩压器对离心压缩机的性能影响差别很大。首先，用数值模拟的方法研究了4种叶型叶片扩压器的气体流动，得到不同叶片扩压器的流场和压力分布规律，初步对比这4种叶片扩压器的扩压效果。然后，对包含4种叶型叶片扩压器的离心压缩机进行数值模拟计算，综合分析了这4种不同扩压器对离心压缩机性能的影响。结果表明：采用翼型叶片扩压器的离心压缩机综合性能最好。

    本研究设计的叶片扩压器的4种叶片型式分别是直板型、圆弧型、楔型、翼型。模型在CATIA软件中建立。扩压器人口直径为82 mm，扩压器出口直径为104 mm。叶片数量为11，叶片高度为4. 55 mm，叶片安装角都为250，并保证叶片的弦长相等。

    由于叶轮做高速旋转运动，叶轮出口处的气流与扩压器叶片相互作用，使得压缩机内部的流动情况较为复杂。为了更清楚地描述气体在扩压器内的流动规律，并对比不同叶片扩压器对流场的影响，首先在Fluent软件中单独对4种叶片扩压器进行了数值模拟。

    由分析可得:

    1)对比发现翼型叶片扩压器的通流面积最大，流场均匀性最好。

    2)通过对比压力云图发现翼型叶片扩压器压力变化最均匀，从人口位置到喉口位置静压恢复相对于其他3种叶片扩压器较快，扩压器性能较好。

    3)通过对比速度矢量图发现翼型叶片扩压器在尾部几乎不存在涡流区，气流在叶片表面附着良好，没有气流分离现象，而其他3种叶片扩压器在尾部都存在不同程度的尾迹损失和气体分离损失，能量损失较翼型叶片扩压器大。

    为了对比不同叶型叶片扩压器对离心压缩机性能的影响，分别将4种叶型叶片扩压器和同一个叶轮和蜗壳组合进行数值模拟分析。

    4种叶型叶片扩压器的离心压缩机效率随着质量流量的增大都呈现先增大后减小的趋势，在设计流量时效率达到最大。当流量较小时，气流的分离冲击损失增加很快，因此效率不高。当质量流量大于设计流量后，随着流量的增大，气流与离心压缩机相作用的摩擦损失和冲击损失都会增大，因此效率将下降较快。从效率与流量的关系曲线也可以看出:翼型叶片扩压器的离心压缩机在设计流量及大于设计流量的工况中，效率相对于其他3种类型要明显更高，这也同样说明了翼型叶片较好的导流作用。

    1)不同叶型的叶片扩压器对离心压缩机的J胜能有很大影响。

    2)翼型叶片扩压器相对其他叶型扩压器可以获得较好的增压效果。

    3)采用翼型叶片扩压器的离心压缩机流动损失小，在设计流量下可以保证更高的效率。

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