离心叶轮流动物理原理

2019-10-22 17:04:21 608

  80年代离心式压气机叶轮内部三个显著的测量研究,为气动工程师理解叶轮流动物理做出了重要贡献,径向和后向离心压缩机叶轮的流场分析,用激光测速仪测量流量,离心叶轮和扩散器流动的研究,旋转叶轮流,这些都是应当去研究的对象,以下是我对测量叶轮内部经向速度分布的一些重要发现的总结。

  人们经常提到离心叶轮出口处的所谓“射流和尾流”,称尾流位于叶冠附近和叶片吸力面附近,然而,这并不总是正确的,正如叶轮测量中看到的那样,应该说,尾流中心的位置是由通道中二次流涡(即围带通道涡、轮毂通道涡、吸力面叶片涡、压力面叶片涡和叶尖泄漏涡)之间的功率平衡决定的,根据压缩机比转速、压力比、叶片后泄流、叶片加载类型和叶尖间隙,尾流位置会有所不同。

  通过研究可以理解带有分流叶片的叶轮和无叶空间直至扩压器叶片喉部的流动特性,其中,分流叶轮出口处尾迹中心位置的变化也同样被确定,在扩压器叶片上游的无叶空间中,也观察到了大的展向偏斜,从而恶化了扩压器的性能,加剧了扩压器叶片的二次流发展,为了减轻这些负面影响,如果成本降低不是主要关注点,则可以考虑使用扭曲的三维扩散器叶片。

  回到叶轮内部流动,分析研究显示了二次流发展背后的物理机制,设计流量下叶轮出口的经向速度等值线和3个截面处的相对螺旋度等值线,标准化相对螺旋度是指相对涡度与相对速度矢量之间的夹角余弦,其大小在涡核内接近于一个单位,其符号表示相对于流向速度分量的涡漩方向。