不同用途的葉輪機械內部流場數值模擬分析及結構優(yōu)化研究.pdf

1、葉輪機械作為當代最重要的能源利用裝備之一，在國民經濟的各支柱產業(yè)都占有重要的地位。先進的葉輪機械技術對國民經濟持續(xù)發(fā)展和國防建設具有重大影響，也是實現我國核心動力技術可持續(xù)發(fā)展的中長期目標。在我國現代化建設面臨資源、環(huán)境、發(fā)展和國家安全的今天，高效利用能源，積極開展先進、可靠葉輪機械性能研究，具有重要的戰(zhàn)略意義和深遠的歷史意義。這也是本研究論文的主要研究內容。 而提高葉輪機械的能量轉換效率、節(jié)能降耗已成透平機械行業(yè)的業(yè)內共識，本

2、論文研究利用專業(yè)優(yōu)勢，圍繞提高幾種葉輪機械效率、輸出功率、高能量綜合利用水平、提高機組運行的可靠性等目標，以三個實際工程研發(fā)項目為基礎，研究分析了多種特殊用途的葉輪機械內部流動情況，在此基礎上，設計研究了軸流與離心兩型動車組冷卻通風機，并提出煙氣輪機與船用渦輪增壓器壓氣機蝸殼的優(yōu)化方案等。 由于葉輪機械內部流動異常復雜，且試驗研究的周期較長、成本高，故本論文研究采用CFD的方法研究葉輪機械內部真實流動的本質，認清流動現象發(fā)生、發(fā)

3、展的規(guī)律，再結合恰當的實驗校正，這也是目前廣泛采用的研究方法。 應用葉輪機械專用的NUMECA軟件完成了某煙氣輪機設計工況的數值模擬分析，并與一維設計結果進行對比，驗證了計算模型的可靠性。然后對煙氣輪機運行工況進行數值研究，分析流場結構對動葉片沖蝕的影響因素，模擬結果與實際葉片沖蝕情況基本吻合。針對流場中存在的問題提出兩種優(yōu)化方案，并對優(yōu)化方案進行可行性分析。 完成了某動車組軸流與離心兩型冷卻通風機的國產化設計與研發(fā)工作

4、。通過傳統(tǒng)的一維計算初步確定兩型通風機的幾何結構，利用NUMECA軟件預測兩型設計風機的氣動性能，針對模擬結果進行局部修型改進。對樣機進行性能試驗，試驗結果與模擬結果基本吻合，滿足設計要求，受到企業(yè)高度稱贊。該兩型冷卻通風機通過“機械工業(yè)風機產品質量監(jiān)督檢驗中心”的性能檢驗，已批量生產并應用于某動車組。 最后利用NUMECA軟件，完成某船用渦輪增壓器離心壓氣機整機的數值模擬與內部流動分析，模擬結果與實驗結果進行對比分析驗證了計算