XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的研究工作

作者：紅星機(jī)器 發(fā)表于： 2012-08-23 14:33:06

楊帥軍老師 紅星技術(shù)工程師

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通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外渦輪空氣分級(jí)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)狀況及存在的主要問(wèn)題，結(jié)合某單位新研制的XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的需要，探索采用全流道流場(chǎng)數(shù)值模擬方法來(lái)研究渦輪式氣流分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)。根據(jù)其內(nèi)部流場(chǎng)分布的特點(diǎn)，輔助設(shè)計(jì)出分級(jí)精度高和分級(jí)效率高的高性能渦輪分級(jí)機(jī)。同時(shí)，探索適當(dāng)?shù)牧鲌?chǎng)數(shù)值模擬方法來(lái)模擬和分析分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的分布情況，以指導(dǎo)改進(jìn)分級(jí)機(jī)流道的優(yōu)化設(shè)計(jì)、設(shè)計(jì)方案評(píng)估優(yōu)化及工藝參數(shù)(如分級(jí)機(jī)進(jìn)出口壓力、二次風(fēng)的進(jìn)風(fēng)量等)的優(yōu)化等。

結(jié)合X-K-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的研究開(kāi)發(fā)，我們完成如下相關(guān)研究分析工作:

1、定性研究分析XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。分析分級(jí)機(jī)原初步設(shè)計(jì)方案模型的流道形狀，發(fā)現(xiàn)原初步設(shè)計(jì)模型分級(jí)區(qū)內(nèi)存在著突變過(guò)流斷面。通過(guò)內(nèi)部流場(chǎng)數(shù)值模擬證實(shí)了原初步設(shè)計(jì)方案分級(jí)區(qū)流道設(shè)計(jì)不合理。

2、由于分級(jí)機(jī)是一種“氣一固”兩相流體機(jī)械，其內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)情況相當(dāng)復(fù)雜，運(yùn)用兩相流來(lái)計(jì)算整個(gè)分級(jí)機(jī)的內(nèi)部流場(chǎng)相當(dāng)困難?？紤]到分級(jí)機(jī)的進(jìn)行特點(diǎn)，其氣相場(chǎng)已能反映出整個(gè)分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)的流動(dòng)情況，對(duì)流動(dòng)模型進(jìn)行簡(jiǎn)化，采用氣相單相流的流場(chǎng)計(jì)算分析分級(jí)機(jī)內(nèi)部流場(chǎng)。

3、為了優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，在三種方案模型的邊界條件、求解控制參數(shù)等均采用相同設(shè)置條件下，應(yīng)用商用軟件FLUENT對(duì)XK-200型渦輪式氣流分級(jí)機(jī)的三種方案模型進(jìn)行流場(chǎng)的數(shù)值模擬分析。

4、為確定出三種方案中的優(yōu)秀設(shè)計(jì)，對(duì)分級(jí)機(jī)噴嘴出口產(chǎn)生的超音速速度大小、噴嘴出口到混合區(qū)中心速度的哀減情況及分級(jí)區(qū)內(nèi)三維分速度(軸向速度、徑向速度和切向速度)的分布情況進(jìn)行分析比較，以確定出優(yōu)秀設(shè)計(jì)方案。

對(duì)三個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，得出了以下結(jié)論:

1、氣流式渦輪分級(jí)機(jī)的分級(jí)區(qū)流道內(nèi)不能存在狹窄過(guò)流斷面;

2、分級(jí)葉輪的長(zhǎng)短是影響分級(jí)機(jī)內(nèi)腔流場(chǎng)的重要因素;

3、分級(jí)機(jī)的出口壓力、葉輪的旋轉(zhuǎn)速度及二次風(fēng)量等都是影響分級(jí)機(jī)內(nèi)腔流場(chǎng)的重要原因。