径向槽机匣处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CN102927052B(45)授权公告日(45)授权公告日2015.03.04(21)申请号201210451729.1(22)申请日2012.11.12(73)专利权人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人席光马岩(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陆万寿(51)Int.Cl.F04D29/42(2006.01)审查员姚松勤权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称径向槽机匣处理方法(57)摘要本发明提供了一种用于离心压气机的径向槽机匣处理方法，该方法综合考虑了离心压气机的结构特点和内部流动情况，在叶片扩压器通道中易发生失速的位置沿轮盖侧开径向槽。其特征在于处理槽沿径向的覆盖范围和槽深利用了另一种周向槽机匣处理方法的设计结果，即：首先进行周向槽机匣处理方案的设计，确定最佳槽深及处理槽沿径向的覆盖范围，进而可以进行径向槽机匣处理方案的设计，其具体形式为沿径向离散分布的直槽。设计的基本思路是希望径向槽的走向及间距能引导扩压器轮盖侧低速流体的走向，并且为低速流体提供回流通道，有助于减弱顶部通道的堵塞，大幅度提高压气机的稳定工作范围，同时峰值效率和小流量侧压比也有所提高。CN102927052BCN102927052B权利要求书1/1页1.一种径向槽机匣处理方法，其特征在于包括以下步骤：1)首先，对轮盖侧没有开槽的压气机进行建模，并对其内部流场进行数值模拟和流动分析，确定压气机内占主导的流场结构及其流动特征，明确压气机流道内易于发生失速的区域；2)其次，根据步骤1)确定的压气机流道内易于发生失速的区域沿压气机轮盖侧不同子午位置开设单个周向槽并对其进行建模和数值模拟，比较不同位置周向槽机匣的扩稳效果及其对压气机效率的影响，确定最佳的开槽位置；3)然后，根据压气机轮盖侧开设周向槽的最佳位置固定周向槽槽深，改变周向槽槽宽，对不同宽度的周向槽进行建模和数值模拟，比较槽宽对周向槽机匣扩稳效果及压气机效率的影响，从而确定最佳的槽宽；4)进一步，根据压气机轮盖侧开设周向槽的最佳位置及步骤3)得到的最佳槽宽，固定周向槽槽宽，改变周向槽槽深，对不同深度的周向槽进行建模和数值模拟，比较槽深对周向槽机匣扩稳效果及压气机效率的影响，从而确定最佳的槽深；5)最后，根据步骤2)、3)、4)确定的周向槽位置、周向槽的槽深和槽宽，由周向槽位置向外侧延伸开设相同的周向槽，确定槽齿宽即相邻槽的间距，改变周向槽数目，对不同槽数的周向槽机匣进行建模和数值模拟，比较周向槽数目对机匣处理扩稳效果和压气机效率的影响，确定最佳的周向槽数目；6)周向槽数目确定后，径向处理槽沿径向的覆盖范围即从第一道周向槽的前沿至最后一道周向槽的后沿；7)径向槽的前沿与第一道周向槽的前沿重合，径向槽的后沿与最后一道周向槽的后沿重合，径向槽的深度选取上述周向槽的最佳槽深，径向槽共有17组，对应叶片扩压器的17个叶片，每组包括3个径向槽；所述的最佳开槽位置、最佳槽深、最佳槽宽及最佳周向槽数目由以下指标确定：综合失速裕度改进量设计点/峰值点效率变化式中：Qm及εtot分别为质量流量和总压比，下标stall、des和peak分别代表失速点、设计点和峰值效率点，带有下标solid的参数为实壁机匣压气机参数，未带下标的参数为处理机匣压气机参数，利用上述指标也定量分析径向槽机匣处理方法的扩稳效果；所述的径向槽前沿位置处宽度为4.47mm，组内相邻槽间距为4.47mm，相邻两组槽的间距为8.95mm。2CN102927052B说明书1/4页径向槽机匣处理方法技术领域[0001]本发明涉及一种离心压气机机匣处理方法，特别涉及一种径向槽机匣处理方法。背景技术[0002]离心压气机具有体积小、单级压比高和结构简单等优点，被越来越多的应用于许多领域。近年来，伴随着人们对于微小型能量转换系统的需求和兴趣的不断提升，高转速、高压比、高效率、宽工况、小型化已经成为离心压气机发展的重要趋势之一，并对其性能提出了日益苛刻的要求。当今压气机高转速、高负荷的发展趋势给压气机的稳定运行及其扩稳技术提出了新的挑战，特别是以旋转失速、喘振为代表的非定常流动失稳现象是危及压气机稳定运行的关键因素。在压气机的实际运行过程中，当流量达到性能曲线上的最小流量值后，若继续减小流量，压气机内部流动会发生突然的变化，流道内部出现失速团，流动进入失稳状态，旋转失速发生。旋转失速进一步向深度的发展，压缩系统会发生喘振，导致压缩系统中出现负流量的区域。[0003]旋转失速的发生会使叶轮叶片承受长时间的振动应力，导致叶片寿命的降低，而喘振发生时，叶轮叶片和机匣都将承受很大的瞬时力作用，会引起更大的破坏，因此，为了