基于 cfd 的离心压缩机整级性 能优化设计 · 而叶片扩...
TRANSCRIPT
设计与优化
Abstract
摘要本 文 采 用
CFD技术研究离心压
缩机整级性能优化设
计方法首先用一元
理论进行初始设计
应用全三维流场分析
的方法分析叶轮扩
压器以及回流器叶片
参数变化对压缩机性
能的影响在此基础
上对主要几何参数
进行了优化设计研
究结果表明通过在
压缩机运行过程中调
节扩压器叶片的角
度可以使压缩机的
最大效率和工况范围
均得到改善对于本
模型的压缩机效率
可提高 3以上优
化设计后压缩机整级
气动性能得到明显改
善
关键词离心压缩
机CFD优化设计
数值模拟
基于 CFD的离心压缩机整级性能优化设计
郝开元 王维民 北京化工大学诊断与自愈工程研究中心
中图分类号TH452 文献标识码B
文章编号1006-8155（2012）02-0036-06
The Whole Stage Performance
Optimization Design of Centrifugal
Compressor Based on CFD
Abstract The paper investigated the
whole stage performance optimization
design method of centrifugal compressor
using computational fluid dynamics (CFD)
technique First using the 1-D method to
carry out initial design on this basis a
full 3-D flow field analysis method was
used to analyze the effect of the impeller
diffuser and return vane on performance
of centrifugal compressor and the main
parameters of which was also optimized
The results showed that adjustable
diffuser vanes can improve the maximum
efficiency of compressor and obtain much
wider operating range during compressor
operating process For this model of
compressor the efficiency can increase
more than 3 The optimal compressor
provide great increase in aerodynamic
performance
Key words centrifugal compressor
CFD design optimization numerical
simulation
0 引言
离心压缩机是石化冶金等过程工
业的核心装备在国民经济中发挥着极
其重要的作用[1]特别是近年来大型煤
化工天然气储运深海油气开采等能源
领域的发展使得其重要性更加突出
提高压缩机设计效率与运行效率拓宽
工况范围越来越受到国内外科学家的广
泛关注开发高效精确的分析预测模
型研究压缩机中各主要参数对其性能
的影响是实现高效精确设计的基础随
着吴氏三元理论的提出离心压缩机的
设计方法开始由几何设计或二维气动设
计向准三维气动设计及全三维气动设计
方法转变[2]
随着计算机流体力学（CFD）技术的
发展数值模拟逐渐成为流体机械内部流
动分析的重要研究方法目前这种数值
模拟的方法可以模拟复杂程度极高的粘
性非定常流动得到复杂流动现象中的细
微结构便于作孤立因素的优化分析从
而发现一些理论解不出实验测不到的新
现象Albert和Filippo用数值模拟的方
法分别分析了进口流动分离以及叶片扩
压器对压缩机性能的影响[3-4]CFD技术
的发展同时也极大地丰富了离心压缩机
的设计方法提高了设计效率为离心压
缩机优化设计提供更好的条件
本文结合一压缩机试验装置的设
收稿日期2011-09-09 北京 100029
36
计应用先进的CFD技术开发离心压缩机整级全
三维数值模拟方法分别分析了叶轮扩压器以
及回流器叶片的包角进口安装角及出口角对压
缩机气动性能的影响并对初始设计几何尺寸进
一步优化设计明显提高了压缩机的设计效率
为试验研究提供了理论基础
1 离心压缩机级的设计
11 设计说明
离心压缩机试验台的设计包括叶轮扩压器
和回流器三个部分其中扩压器要求为叶片式扩
压器整级压比为 125设计条件进口温度
300K进口压力01MPa流量3 000Nm3h工作介
质为空气设计转速12 000rmin
12 初步设计结果
整级的气动计算采用一元的计算方法级
的各部件的几何参数根据文献[5]中相关的经验
公式以及图表确定初步设计压缩机整级各部
件基本几何参数见表1
2 原设计的数值分析
本文计算所用的整级离心压缩机由进口段
叶轮叶片扩压器和回流器组成整级各部分的
基本几何参数由第1节初步设计所示级的设计
流量3 000Nm3h设计转速12 000rmin
为了分析叶轮扩压器以及回流器对整级性
能的影响以及优化设计首先以叶轮作为基础
级计算优化完叶轮叶片后在逐一加装叶片扩压
器弯道和回流器进行逐一优化直到整级达到较
好的设计效果计算区域见图1
采用商用流体软件CFX进行数值计算CFX
软件采用基于附加修正技术的多重网格代数求
解器求解策略保证方程充分耦合(动量方程和连
续方程同步求解)从而使求解器具有较强的功能
和效率进行数值计算时求解三维雷诺平均
N-S方程湍流模型采用标准κ-ε模型
本文计算区域各部件的网格划分应用CFX
前处理软件生成各流道的结构化网格首先生
成网格拓扑模块对拓扑网格进行优化调整叶片
附近采用O型网格加密延伸区采用H型网格
保证网格最小面角大于25deg同时保证第一层网
格节点与壁面的距离y+lt20整级计算网格见图
2进口边界条件给定总温和总压出口给定质
量流量所有的固体壁面均采用无滑移绝热边
界条件近壁区采用壁面函数法处理采取物理
表1 离心压缩机整级主要几何参数
参数
叶轮叶片数Z1
扩压器叶片数Z2
回流器叶片数Z3
叶轮出口直径D2 mm
叶轮叶片进口直径D1 mm
叶轮叶片进口安装角β1 （deg）
叶轮叶片出口安装角β2 （deg）
叶轮叶片进口宽度 b1 mm
叶轮叶片出口宽度 b2 mm
扩压器叶片进口直径D3 mm
扩压器叶片出口直径D4 mm
扩压器叶片进口宽度b3 mm
扩压器叶片进口安装角β3 （deg）
扩压器叶片出口安装角β4 （deg）
回流器进口直径D5 mm
回流器进口宽度b5 mm
回流器叶片进口角度β5 （deg）
数值
17
21
15
320
1696
31
45
287
134
410
4976
115
25
40
4976
115
38
图1 计算区域示意图
37
设计与优化
时间步长设定为 0000 2s收敛平均残差设定为
10e-5并采用本机并行计算来加快收敛
3 计算结果与分析
31 叶轮叶片主要几何参数优化设计
本文应用第1节初始设计的几何参数建模
首先对计算区域a进行计算分别对叶轮叶片包
角出口角等主要几何参数进行了优化设计并分
析了这些参数对压缩机叶轮性能的影响
311 叶片包角变化对性能的影响
为了研究包角对叶轮整体性能的影响在其
他参数都不变的条件下分别对包角为31deg36deg38deg41deg46deg的叶轮进行模拟计算其性能曲线
见图3
由图3可以看出叶轮叶片包角θ对叶轮整体
性能有较大影响图3a可得出随着包角的增
加叶轮的最高效率点对应的流量逐渐减小也就
是说随着包角的增加叶轮的最佳工况区向左偏
移叶轮在较小流量下运行具有较高的效率同
时图3b看出在叶轮稳定工况区内叶轮相同流
量下压比随包角增加而逐渐减小图3c给出在
设计流量下叶轮各包角运行的效率图可看出在
设计流量下叶轮包角增大对应叶轮效率先增大
后减小可见叶轮在包角 36deg时多变效率最
高31deg时虽然效率不是最高但是工况曲线比
较平坦也是可以考虑的只不过本文是以追求
最高效率为优化目标所以取36deg为叶轮叶片包
角优化值
312 叶片出口角变化对性能的影响
叶轮出口角是影响叶轮性能的主要参数之
一叶片的弯曲形式不同会使叶轮内部气体流
动状况发生变化为研究不同叶片出口角对叶
轮性能的影响以及对初始设计的参数进行优化
设计在保证其他参数不变基础上分别对出口
角为43deg45deg47deg49deg51deg的叶片进行计算图
3为各出口角对应性能曲线见图4
由图4a可以看出随着叶轮出口角的增加
叶轮效率曲线趋于平缓叶轮稳定工况区变宽
叶轮在较大的流量下运行具有较高的效率图
4b显示出叶轮在稳定工况区内运行随着出口角
增加压比逐渐增大图4c得出叶轮在设计流量
下运行效率随出口角增加效率先增加后减小
则出口角47deg为该叶轮最优值
（a）叶轮与扩压器 （b）回流器
图2 计算网格图
图3 不同包角性能曲线图
38
32 扩压器叶片主要几何参数优化设计
在离心压缩机中叶片扩压器对于提高压缩
机级效率和级压比改变最佳工况点位置扩大
稳定工作范围起着十分重要的作用[6]而叶片扩
压器的进口角又是影响整个扩压器性能的重要
参数为了继续优化扩压器叶片本文对已优化
完成的叶轮及初始设计的叶片扩压器组成的区
域 b进行研究分别对进口角为22deg25deg28deg30deg扩压器叶片进行计算所得性能曲线见图5
计算区域 b只比计算区域a增加了扩压器部
分因此计算结果充分反映叶片扩压器对级性能
的影响由图5a5b看出随着进口角的增加计
算区域的最高效率及压比对应工况向右偏移
由上分析可知增大扩压器进口角使压缩机在较
大流量下运行的性能得到改善图5c可得出在
设计工况下最优的扩压器进口角为28deg
33 回流器叶片主要几何参数优化设计
计算区域 c在区域 b基础上加装了弯道与回
流器构成整级压缩机的计算域为分析回流器
进口角对整级性能的影响并进行优化分别对叶
片进口角为30deg35deg40deg45deg50deg的整级压缩机
进行计算所得性能曲线见图6
图6中看出回流器进口角的变化对整级压缩
机的性能影响不大效率及压比曲线走向比较
图4 不同出口角性能曲线图
图5 不同扩压器叶片进口角性能曲线图
39
设计与优化
一致回流器叶片不同角度下影响不到008
由图6b可得优化后整级压比满足设计指标由
图6c可得在设计流量下回流器叶片的进口角与
扩压器出口角同为40deg即冲角为0deg时效率最高
34 优化前后整级气动性能分析
为了研究优化前后压缩机整级性能情况本
文分别对初始设计压缩机与优化后整级压缩机
进行数值模拟分别给出优化前后叶轮叶片吸
力面上的速度矢量以及整级子午面上的速度投
影见图7和图8
图7a和7b进行比较可得出优化设计后叶轮
图6 不同回流器叶片进口角性能曲线图
（a） 优化前叶轮速度矢量图
（b） 优化后叶轮速度矢量图
图7 叶轮吸力面速度矢量图
（a） 优化前子午面速度矢量图
（b） 优化后子午面速度矢量图
图8 整级子午面速度矢量图
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
40
叶片出口速度更为均匀叶轮出口靠近轮盖侧
的低速区域有所减少由于优化后叶轮出口尾
流区减少图8中优化后压缩机扩压器内速度更
为均匀二次流动区域有所减少从而使整级压缩
机气动性能得到明显改善
4 结论
本文根据经验公式对离心压缩机整级做了
初始设计并对设计结果进行全三元整级数值模
拟通过模拟结果对压缩机做出优化设计满足
压比指标的同时使整级效率得到改善同时分
析了叶轮扩压器以及回流器叶片主要几何参数
对整体性能的影响并分析优化前后压缩机整体
的气动性能得出以下结论
1）对压缩机叶轮主要几何参数进行了优化
设计分析了叶轮包角出口角对叶轮性能的影
响优化后叶轮性能曲线显示叶轮性能得到明
显的改善
2）通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶
片的角度可以使压缩机的最大效率和工况范围
均得到改善对于本模型的压缩机进行优化设
计后效率可提高3以上
3）回流器叶片进口安装角对整级性能影响
不太明显但仍能看出在进口0deg冲角时回流器具
有较好的流动性能
4）优化设计后压缩机整级气体动力学性能
有所提高整级的内部流动状况明显得到改善
参考文献
[1] 黄钟岳 王晓放透平式压缩机[M]北京 化学工业出版社
20048
[2] Wu Chung- Hua A General Theroy of Three- Dimensional
Flow in Subsonic and Supersonic Turbomachines of Axial-
Radial- and Mixed - Flow Types [R] Trans ASME
1952
[3] Albert KammererReza S AbhariUnsteady Computational
Fluid Dynamics Investigation on Inlet Distortion in a
Centrifugal Compressor [J] Journal of Turbomachinery2010
1321-9
[4] Michele MarconciniFilippo Rubechini Andrea Arnone
Seiichi lbaraki Numerical Analysis of the Vaned Diffuser
of a Transonic Centrifugal Compressor [J]Journal of
Turbomachinery20101321-7
[5] 潘永密李斯特化工机械[M]北京 化学工业出版社19795
[6] 席光周莉丁海萍等叶片扩压器进口安装角对离心压缩机
性能影响的数值与实验研究[J]工程热物理学报200627（1）
61-64
面和吸力面上的压差维持在20kPa是可以接受
的但对于叶顶处压差有时达到54kPa这种状况
是一种旋转时速的表现极有可能引发叶片断裂33 破坏机理浅析
根据所研究的离心压缩机级内部流动的数值计算结果可以发现在进口导叶较小开度情况下由于气流的流量很小实际工作点已经非常靠近非稳定工作区域在叶尖进口附近出现了明显的旋转失速现象导致叶片在该区域表面压力有较大的脉动这种压力的脉动极有可能是叶片疲劳破坏的诱因[4]当然这个问题需要通过将本文计算得到的压力分布及脉动的结果提供给力学计算分析作为压力边界条件进行严密的力学计算分析才可以得到最终的结论
4 结论
本文对所研究的压缩机级分别进行了稳定流动和非稳定流动的计算分析计算结果表明
1）稳态计算结果表明在小开度小流量情况
下级的效率下降较快应该是已经进入非稳定
工作区域
2）非稳态计算结果显示在小流量状态下
叶轮在叶片顶部开始出现明显的旋转失速现象
此处压力面和吸力面的静压差值大这种局部的
不均匀性极有可能是引发叶片断裂的原因
3）从本文计算情况来看压缩机的运行应
该严格避开非稳定工作区域这一点应该引起设
计者和运行者双方的重视作为设计方应该制定
严谨的运行操作规程作为运行者则需要严格按
照操作规程来运行压缩机
参 考 文 献[1] 易林侯树强王灿星 离心式叶轮内部流动数值模拟方法的
研究综述[J] 风机技术2006（2）45-50
[2] 刘万青王跃方大连理工大学工业装备结构分析国家重点实
验室[J] 风机技术2008（4）31-33
[3] 王松岭骞宏伟张磊等 基于有限体积法的离心通风机三
维流场动力学特性分析[J] 风机技术2008（4）16-19
[4] 黄钟岳王晓放 透平式压缩机[M]化学工业出版社2004
1050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882（上接第11页）
41
计应用先进的CFD技术开发离心压缩机整级全
三维数值模拟方法分别分析了叶轮扩压器以
及回流器叶片的包角进口安装角及出口角对压
缩机气动性能的影响并对初始设计几何尺寸进
一步优化设计明显提高了压缩机的设计效率
为试验研究提供了理论基础
1 离心压缩机级的设计
11 设计说明
离心压缩机试验台的设计包括叶轮扩压器
和回流器三个部分其中扩压器要求为叶片式扩
压器整级压比为 125设计条件进口温度
300K进口压力01MPa流量3 000Nm3h工作介
质为空气设计转速12 000rmin
12 初步设计结果
整级的气动计算采用一元的计算方法级
的各部件的几何参数根据文献[5]中相关的经验
公式以及图表确定初步设计压缩机整级各部
件基本几何参数见表1
2 原设计的数值分析
本文计算所用的整级离心压缩机由进口段
叶轮叶片扩压器和回流器组成整级各部分的
基本几何参数由第1节初步设计所示级的设计
流量3 000Nm3h设计转速12 000rmin
为了分析叶轮扩压器以及回流器对整级性
能的影响以及优化设计首先以叶轮作为基础
级计算优化完叶轮叶片后在逐一加装叶片扩压
器弯道和回流器进行逐一优化直到整级达到较
好的设计效果计算区域见图1
采用商用流体软件CFX进行数值计算CFX
软件采用基于附加修正技术的多重网格代数求
解器求解策略保证方程充分耦合(动量方程和连
续方程同步求解)从而使求解器具有较强的功能
和效率进行数值计算时求解三维雷诺平均
N-S方程湍流模型采用标准κ-ε模型
本文计算区域各部件的网格划分应用CFX
前处理软件生成各流道的结构化网格首先生
成网格拓扑模块对拓扑网格进行优化调整叶片
附近采用O型网格加密延伸区采用H型网格
保证网格最小面角大于25deg同时保证第一层网
格节点与壁面的距离y+lt20整级计算网格见图
2进口边界条件给定总温和总压出口给定质
量流量所有的固体壁面均采用无滑移绝热边
界条件近壁区采用壁面函数法处理采取物理
表1 离心压缩机整级主要几何参数
参数
叶轮叶片数Z1
扩压器叶片数Z2
回流器叶片数Z3
叶轮出口直径D2 mm
叶轮叶片进口直径D1 mm
叶轮叶片进口安装角β1 （deg）
叶轮叶片出口安装角β2 （deg）
叶轮叶片进口宽度 b1 mm
叶轮叶片出口宽度 b2 mm
扩压器叶片进口直径D3 mm
扩压器叶片出口直径D4 mm
扩压器叶片进口宽度b3 mm
扩压器叶片进口安装角β3 （deg）
扩压器叶片出口安装角β4 （deg）
回流器进口直径D5 mm
回流器进口宽度b5 mm
回流器叶片进口角度β5 （deg）
数值
17
21
15
320
1696
31
45
287
134
410
4976
115
25
40
4976
115
38
图1 计算区域示意图
37
设计与优化
时间步长设定为 0000 2s收敛平均残差设定为
10e-5并采用本机并行计算来加快收敛
3 计算结果与分析
31 叶轮叶片主要几何参数优化设计
本文应用第1节初始设计的几何参数建模
首先对计算区域a进行计算分别对叶轮叶片包
角出口角等主要几何参数进行了优化设计并分
析了这些参数对压缩机叶轮性能的影响
311 叶片包角变化对性能的影响
为了研究包角对叶轮整体性能的影响在其
他参数都不变的条件下分别对包角为31deg36deg38deg41deg46deg的叶轮进行模拟计算其性能曲线
见图3
由图3可以看出叶轮叶片包角θ对叶轮整体
性能有较大影响图3a可得出随着包角的增
加叶轮的最高效率点对应的流量逐渐减小也就
是说随着包角的增加叶轮的最佳工况区向左偏
移叶轮在较小流量下运行具有较高的效率同
时图3b看出在叶轮稳定工况区内叶轮相同流
量下压比随包角增加而逐渐减小图3c给出在
设计流量下叶轮各包角运行的效率图可看出在
设计流量下叶轮包角增大对应叶轮效率先增大
后减小可见叶轮在包角 36deg时多变效率最
高31deg时虽然效率不是最高但是工况曲线比
较平坦也是可以考虑的只不过本文是以追求
最高效率为优化目标所以取36deg为叶轮叶片包
角优化值
312 叶片出口角变化对性能的影响
叶轮出口角是影响叶轮性能的主要参数之
一叶片的弯曲形式不同会使叶轮内部气体流
动状况发生变化为研究不同叶片出口角对叶
轮性能的影响以及对初始设计的参数进行优化
设计在保证其他参数不变基础上分别对出口
角为43deg45deg47deg49deg51deg的叶片进行计算图
3为各出口角对应性能曲线见图4
由图4a可以看出随着叶轮出口角的增加
叶轮效率曲线趋于平缓叶轮稳定工况区变宽
叶轮在较大的流量下运行具有较高的效率图
4b显示出叶轮在稳定工况区内运行随着出口角
增加压比逐渐增大图4c得出叶轮在设计流量
下运行效率随出口角增加效率先增加后减小
则出口角47deg为该叶轮最优值
（a）叶轮与扩压器 （b）回流器
图2 计算网格图
图3 不同包角性能曲线图
38
32 扩压器叶片主要几何参数优化设计
在离心压缩机中叶片扩压器对于提高压缩
机级效率和级压比改变最佳工况点位置扩大
稳定工作范围起着十分重要的作用[6]而叶片扩
压器的进口角又是影响整个扩压器性能的重要
参数为了继续优化扩压器叶片本文对已优化
完成的叶轮及初始设计的叶片扩压器组成的区
域 b进行研究分别对进口角为22deg25deg28deg30deg扩压器叶片进行计算所得性能曲线见图5
计算区域 b只比计算区域a增加了扩压器部
分因此计算结果充分反映叶片扩压器对级性能
的影响由图5a5b看出随着进口角的增加计
算区域的最高效率及压比对应工况向右偏移
由上分析可知增大扩压器进口角使压缩机在较
大流量下运行的性能得到改善图5c可得出在
设计工况下最优的扩压器进口角为28deg
33 回流器叶片主要几何参数优化设计
计算区域 c在区域 b基础上加装了弯道与回
流器构成整级压缩机的计算域为分析回流器
进口角对整级性能的影响并进行优化分别对叶
片进口角为30deg35deg40deg45deg50deg的整级压缩机
进行计算所得性能曲线见图6
图6中看出回流器进口角的变化对整级压缩
机的性能影响不大效率及压比曲线走向比较
图4 不同出口角性能曲线图
图5 不同扩压器叶片进口角性能曲线图
39
设计与优化
一致回流器叶片不同角度下影响不到008
由图6b可得优化后整级压比满足设计指标由
图6c可得在设计流量下回流器叶片的进口角与
扩压器出口角同为40deg即冲角为0deg时效率最高
34 优化前后整级气动性能分析
为了研究优化前后压缩机整级性能情况本
文分别对初始设计压缩机与优化后整级压缩机
进行数值模拟分别给出优化前后叶轮叶片吸
力面上的速度矢量以及整级子午面上的速度投
影见图7和图8
图7a和7b进行比较可得出优化设计后叶轮
图6 不同回流器叶片进口角性能曲线图
（a） 优化前叶轮速度矢量图
（b） 优化后叶轮速度矢量图
图7 叶轮吸力面速度矢量图
（a） 优化前子午面速度矢量图
（b） 优化后子午面速度矢量图
图8 整级子午面速度矢量图
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
40
叶片出口速度更为均匀叶轮出口靠近轮盖侧
的低速区域有所减少由于优化后叶轮出口尾
流区减少图8中优化后压缩机扩压器内速度更
为均匀二次流动区域有所减少从而使整级压缩
机气动性能得到明显改善
4 结论
本文根据经验公式对离心压缩机整级做了
初始设计并对设计结果进行全三元整级数值模
拟通过模拟结果对压缩机做出优化设计满足
压比指标的同时使整级效率得到改善同时分
析了叶轮扩压器以及回流器叶片主要几何参数
对整体性能的影响并分析优化前后压缩机整体
的气动性能得出以下结论
1）对压缩机叶轮主要几何参数进行了优化
设计分析了叶轮包角出口角对叶轮性能的影
响优化后叶轮性能曲线显示叶轮性能得到明
显的改善
2）通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶
片的角度可以使压缩机的最大效率和工况范围
均得到改善对于本模型的压缩机进行优化设
计后效率可提高3以上
3）回流器叶片进口安装角对整级性能影响
不太明显但仍能看出在进口0deg冲角时回流器具
有较好的流动性能
4）优化设计后压缩机整级气体动力学性能
有所提高整级的内部流动状况明显得到改善
参考文献
[1] 黄钟岳 王晓放透平式压缩机[M]北京 化学工业出版社
20048
[2] Wu Chung- Hua A General Theroy of Three- Dimensional
Flow in Subsonic and Supersonic Turbomachines of Axial-
Radial- and Mixed - Flow Types [R] Trans ASME
1952
[3] Albert KammererReza S AbhariUnsteady Computational
Fluid Dynamics Investigation on Inlet Distortion in a
Centrifugal Compressor [J] Journal of Turbomachinery2010
1321-9
[4] Michele MarconciniFilippo Rubechini Andrea Arnone
Seiichi lbaraki Numerical Analysis of the Vaned Diffuser
of a Transonic Centrifugal Compressor [J]Journal of
Turbomachinery20101321-7
[5] 潘永密李斯特化工机械[M]北京 化学工业出版社19795
[6] 席光周莉丁海萍等叶片扩压器进口安装角对离心压缩机
性能影响的数值与实验研究[J]工程热物理学报200627（1）
61-64
面和吸力面上的压差维持在20kPa是可以接受
的但对于叶顶处压差有时达到54kPa这种状况
是一种旋转时速的表现极有可能引发叶片断裂33 破坏机理浅析
根据所研究的离心压缩机级内部流动的数值计算结果可以发现在进口导叶较小开度情况下由于气流的流量很小实际工作点已经非常靠近非稳定工作区域在叶尖进口附近出现了明显的旋转失速现象导致叶片在该区域表面压力有较大的脉动这种压力的脉动极有可能是叶片疲劳破坏的诱因[4]当然这个问题需要通过将本文计算得到的压力分布及脉动的结果提供给力学计算分析作为压力边界条件进行严密的力学计算分析才可以得到最终的结论
4 结论
本文对所研究的压缩机级分别进行了稳定流动和非稳定流动的计算分析计算结果表明
1）稳态计算结果表明在小开度小流量情况
下级的效率下降较快应该是已经进入非稳定
工作区域
2）非稳态计算结果显示在小流量状态下
叶轮在叶片顶部开始出现明显的旋转失速现象
此处压力面和吸力面的静压差值大这种局部的
不均匀性极有可能是引发叶片断裂的原因
3）从本文计算情况来看压缩机的运行应
该严格避开非稳定工作区域这一点应该引起设
计者和运行者双方的重视作为设计方应该制定
严谨的运行操作规程作为运行者则需要严格按
照操作规程来运行压缩机
参 考 文 献[1] 易林侯树强王灿星 离心式叶轮内部流动数值模拟方法的
研究综述[J] 风机技术2006（2）45-50
[2] 刘万青王跃方大连理工大学工业装备结构分析国家重点实
验室[J] 风机技术2008（4）31-33
[3] 王松岭骞宏伟张磊等 基于有限体积法的离心通风机三
维流场动力学特性分析[J] 风机技术2008（4）16-19
[4] 黄钟岳王晓放 透平式压缩机[M]化学工业出版社2004
1050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882（上接第11页）
41
设计与优化
时间步长设定为 0000 2s收敛平均残差设定为
10e-5并采用本机并行计算来加快收敛
3 计算结果与分析
31 叶轮叶片主要几何参数优化设计
本文应用第1节初始设计的几何参数建模
首先对计算区域a进行计算分别对叶轮叶片包
角出口角等主要几何参数进行了优化设计并分
析了这些参数对压缩机叶轮性能的影响
311 叶片包角变化对性能的影响
为了研究包角对叶轮整体性能的影响在其
他参数都不变的条件下分别对包角为31deg36deg38deg41deg46deg的叶轮进行模拟计算其性能曲线
见图3
由图3可以看出叶轮叶片包角θ对叶轮整体
性能有较大影响图3a可得出随着包角的增
加叶轮的最高效率点对应的流量逐渐减小也就
是说随着包角的增加叶轮的最佳工况区向左偏
移叶轮在较小流量下运行具有较高的效率同
时图3b看出在叶轮稳定工况区内叶轮相同流
量下压比随包角增加而逐渐减小图3c给出在
设计流量下叶轮各包角运行的效率图可看出在
设计流量下叶轮包角增大对应叶轮效率先增大
后减小可见叶轮在包角 36deg时多变效率最
高31deg时虽然效率不是最高但是工况曲线比
较平坦也是可以考虑的只不过本文是以追求
最高效率为优化目标所以取36deg为叶轮叶片包
角优化值
312 叶片出口角变化对性能的影响
叶轮出口角是影响叶轮性能的主要参数之
一叶片的弯曲形式不同会使叶轮内部气体流
动状况发生变化为研究不同叶片出口角对叶
轮性能的影响以及对初始设计的参数进行优化
设计在保证其他参数不变基础上分别对出口
角为43deg45deg47deg49deg51deg的叶片进行计算图
3为各出口角对应性能曲线见图4
由图4a可以看出随着叶轮出口角的增加
叶轮效率曲线趋于平缓叶轮稳定工况区变宽
叶轮在较大的流量下运行具有较高的效率图
4b显示出叶轮在稳定工况区内运行随着出口角
增加压比逐渐增大图4c得出叶轮在设计流量
下运行效率随出口角增加效率先增加后减小
则出口角47deg为该叶轮最优值
（a）叶轮与扩压器 （b）回流器
图2 计算网格图
图3 不同包角性能曲线图
38
32 扩压器叶片主要几何参数优化设计
在离心压缩机中叶片扩压器对于提高压缩
机级效率和级压比改变最佳工况点位置扩大
稳定工作范围起着十分重要的作用[6]而叶片扩
压器的进口角又是影响整个扩压器性能的重要
参数为了继续优化扩压器叶片本文对已优化
完成的叶轮及初始设计的叶片扩压器组成的区
域 b进行研究分别对进口角为22deg25deg28deg30deg扩压器叶片进行计算所得性能曲线见图5
计算区域 b只比计算区域a增加了扩压器部
分因此计算结果充分反映叶片扩压器对级性能
的影响由图5a5b看出随着进口角的增加计
算区域的最高效率及压比对应工况向右偏移
由上分析可知增大扩压器进口角使压缩机在较
大流量下运行的性能得到改善图5c可得出在
设计工况下最优的扩压器进口角为28deg
33 回流器叶片主要几何参数优化设计
计算区域 c在区域 b基础上加装了弯道与回
流器构成整级压缩机的计算域为分析回流器
进口角对整级性能的影响并进行优化分别对叶
片进口角为30deg35deg40deg45deg50deg的整级压缩机
进行计算所得性能曲线见图6
图6中看出回流器进口角的变化对整级压缩
机的性能影响不大效率及压比曲线走向比较
图4 不同出口角性能曲线图
图5 不同扩压器叶片进口角性能曲线图
39
设计与优化
一致回流器叶片不同角度下影响不到008
由图6b可得优化后整级压比满足设计指标由
图6c可得在设计流量下回流器叶片的进口角与
扩压器出口角同为40deg即冲角为0deg时效率最高
34 优化前后整级气动性能分析
为了研究优化前后压缩机整级性能情况本
文分别对初始设计压缩机与优化后整级压缩机
进行数值模拟分别给出优化前后叶轮叶片吸
力面上的速度矢量以及整级子午面上的速度投
影见图7和图8
图7a和7b进行比较可得出优化设计后叶轮
图6 不同回流器叶片进口角性能曲线图
（a） 优化前叶轮速度矢量图
（b） 优化后叶轮速度矢量图
图7 叶轮吸力面速度矢量图
（a） 优化前子午面速度矢量图
（b） 优化后子午面速度矢量图
图8 整级子午面速度矢量图
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
40
叶片出口速度更为均匀叶轮出口靠近轮盖侧
的低速区域有所减少由于优化后叶轮出口尾
流区减少图8中优化后压缩机扩压器内速度更
为均匀二次流动区域有所减少从而使整级压缩
机气动性能得到明显改善
4 结论
本文根据经验公式对离心压缩机整级做了
初始设计并对设计结果进行全三元整级数值模
拟通过模拟结果对压缩机做出优化设计满足
压比指标的同时使整级效率得到改善同时分
析了叶轮扩压器以及回流器叶片主要几何参数
对整体性能的影响并分析优化前后压缩机整体
的气动性能得出以下结论
1）对压缩机叶轮主要几何参数进行了优化
设计分析了叶轮包角出口角对叶轮性能的影
响优化后叶轮性能曲线显示叶轮性能得到明
显的改善
2）通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶
片的角度可以使压缩机的最大效率和工况范围
均得到改善对于本模型的压缩机进行优化设
计后效率可提高3以上
3）回流器叶片进口安装角对整级性能影响
不太明显但仍能看出在进口0deg冲角时回流器具
有较好的流动性能
4）优化设计后压缩机整级气体动力学性能
有所提高整级的内部流动状况明显得到改善
参考文献
[1] 黄钟岳 王晓放透平式压缩机[M]北京 化学工业出版社
20048
[2] Wu Chung- Hua A General Theroy of Three- Dimensional
Flow in Subsonic and Supersonic Turbomachines of Axial-
Radial- and Mixed - Flow Types [R] Trans ASME
1952
[3] Albert KammererReza S AbhariUnsteady Computational
Fluid Dynamics Investigation on Inlet Distortion in a
Centrifugal Compressor [J] Journal of Turbomachinery2010
1321-9
[4] Michele MarconciniFilippo Rubechini Andrea Arnone
Seiichi lbaraki Numerical Analysis of the Vaned Diffuser
of a Transonic Centrifugal Compressor [J]Journal of
Turbomachinery20101321-7
[5] 潘永密李斯特化工机械[M]北京 化学工业出版社19795
[6] 席光周莉丁海萍等叶片扩压器进口安装角对离心压缩机
性能影响的数值与实验研究[J]工程热物理学报200627（1）
61-64
面和吸力面上的压差维持在20kPa是可以接受
的但对于叶顶处压差有时达到54kPa这种状况
是一种旋转时速的表现极有可能引发叶片断裂33 破坏机理浅析
根据所研究的离心压缩机级内部流动的数值计算结果可以发现在进口导叶较小开度情况下由于气流的流量很小实际工作点已经非常靠近非稳定工作区域在叶尖进口附近出现了明显的旋转失速现象导致叶片在该区域表面压力有较大的脉动这种压力的脉动极有可能是叶片疲劳破坏的诱因[4]当然这个问题需要通过将本文计算得到的压力分布及脉动的结果提供给力学计算分析作为压力边界条件进行严密的力学计算分析才可以得到最终的结论
4 结论
本文对所研究的压缩机级分别进行了稳定流动和非稳定流动的计算分析计算结果表明
1）稳态计算结果表明在小开度小流量情况
下级的效率下降较快应该是已经进入非稳定
工作区域
2）非稳态计算结果显示在小流量状态下
叶轮在叶片顶部开始出现明显的旋转失速现象
此处压力面和吸力面的静压差值大这种局部的
不均匀性极有可能是引发叶片断裂的原因
3）从本文计算情况来看压缩机的运行应
该严格避开非稳定工作区域这一点应该引起设
计者和运行者双方的重视作为设计方应该制定
严谨的运行操作规程作为运行者则需要严格按
照操作规程来运行压缩机
参 考 文 献[1] 易林侯树强王灿星 离心式叶轮内部流动数值模拟方法的
研究综述[J] 风机技术2006（2）45-50
[2] 刘万青王跃方大连理工大学工业装备结构分析国家重点实
验室[J] 风机技术2008（4）31-33
[3] 王松岭骞宏伟张磊等 基于有限体积法的离心通风机三
维流场动力学特性分析[J] 风机技术2008（4）16-19
[4] 黄钟岳王晓放 透平式压缩机[M]化学工业出版社2004
1050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882（上接第11页）
41
32 扩压器叶片主要几何参数优化设计
在离心压缩机中叶片扩压器对于提高压缩
机级效率和级压比改变最佳工况点位置扩大
稳定工作范围起着十分重要的作用[6]而叶片扩
压器的进口角又是影响整个扩压器性能的重要
参数为了继续优化扩压器叶片本文对已优化
完成的叶轮及初始设计的叶片扩压器组成的区
域 b进行研究分别对进口角为22deg25deg28deg30deg扩压器叶片进行计算所得性能曲线见图5
计算区域 b只比计算区域a增加了扩压器部
分因此计算结果充分反映叶片扩压器对级性能
的影响由图5a5b看出随着进口角的增加计
算区域的最高效率及压比对应工况向右偏移
由上分析可知增大扩压器进口角使压缩机在较
大流量下运行的性能得到改善图5c可得出在
设计工况下最优的扩压器进口角为28deg
33 回流器叶片主要几何参数优化设计
计算区域 c在区域 b基础上加装了弯道与回
流器构成整级压缩机的计算域为分析回流器
进口角对整级性能的影响并进行优化分别对叶
片进口角为30deg35deg40deg45deg50deg的整级压缩机
进行计算所得性能曲线见图6
图6中看出回流器进口角的变化对整级压缩
机的性能影响不大效率及压比曲线走向比较
图4 不同出口角性能曲线图
图5 不同扩压器叶片进口角性能曲线图
39
设计与优化
一致回流器叶片不同角度下影响不到008
由图6b可得优化后整级压比满足设计指标由
图6c可得在设计流量下回流器叶片的进口角与
扩压器出口角同为40deg即冲角为0deg时效率最高
34 优化前后整级气动性能分析
为了研究优化前后压缩机整级性能情况本
文分别对初始设计压缩机与优化后整级压缩机
进行数值模拟分别给出优化前后叶轮叶片吸
力面上的速度矢量以及整级子午面上的速度投
影见图7和图8
图7a和7b进行比较可得出优化设计后叶轮
图6 不同回流器叶片进口角性能曲线图
（a） 优化前叶轮速度矢量图
（b） 优化后叶轮速度矢量图
图7 叶轮吸力面速度矢量图
（a） 优化前子午面速度矢量图
（b） 优化后子午面速度矢量图
图8 整级子午面速度矢量图
ANSYSV121
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40
叶片出口速度更为均匀叶轮出口靠近轮盖侧
的低速区域有所减少由于优化后叶轮出口尾
流区减少图8中优化后压缩机扩压器内速度更
为均匀二次流动区域有所减少从而使整级压缩
机气动性能得到明显改善
4 结论
本文根据经验公式对离心压缩机整级做了
初始设计并对设计结果进行全三元整级数值模
拟通过模拟结果对压缩机做出优化设计满足
压比指标的同时使整级效率得到改善同时分
析了叶轮扩压器以及回流器叶片主要几何参数
对整体性能的影响并分析优化前后压缩机整体
的气动性能得出以下结论
1）对压缩机叶轮主要几何参数进行了优化
设计分析了叶轮包角出口角对叶轮性能的影
响优化后叶轮性能曲线显示叶轮性能得到明
显的改善
2）通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶
片的角度可以使压缩机的最大效率和工况范围
均得到改善对于本模型的压缩机进行优化设
计后效率可提高3以上
3）回流器叶片进口安装角对整级性能影响
不太明显但仍能看出在进口0deg冲角时回流器具
有较好的流动性能
4）优化设计后压缩机整级气体动力学性能
有所提高整级的内部流动状况明显得到改善
参考文献
[1] 黄钟岳 王晓放透平式压缩机[M]北京 化学工业出版社
20048
[2] Wu Chung- Hua A General Theroy of Three- Dimensional
Flow in Subsonic and Supersonic Turbomachines of Axial-
Radial- and Mixed - Flow Types [R] Trans ASME
1952
[3] Albert KammererReza S AbhariUnsteady Computational
Fluid Dynamics Investigation on Inlet Distortion in a
Centrifugal Compressor [J] Journal of Turbomachinery2010
1321-9
[4] Michele MarconciniFilippo Rubechini Andrea Arnone
Seiichi lbaraki Numerical Analysis of the Vaned Diffuser
of a Transonic Centrifugal Compressor [J]Journal of
Turbomachinery20101321-7
[5] 潘永密李斯特化工机械[M]北京 化学工业出版社19795
[6] 席光周莉丁海萍等叶片扩压器进口安装角对离心压缩机
性能影响的数值与实验研究[J]工程热物理学报200627（1）
61-64
面和吸力面上的压差维持在20kPa是可以接受
的但对于叶顶处压差有时达到54kPa这种状况
是一种旋转时速的表现极有可能引发叶片断裂33 破坏机理浅析
根据所研究的离心压缩机级内部流动的数值计算结果可以发现在进口导叶较小开度情况下由于气流的流量很小实际工作点已经非常靠近非稳定工作区域在叶尖进口附近出现了明显的旋转失速现象导致叶片在该区域表面压力有较大的脉动这种压力的脉动极有可能是叶片疲劳破坏的诱因[4]当然这个问题需要通过将本文计算得到的压力分布及脉动的结果提供给力学计算分析作为压力边界条件进行严密的力学计算分析才可以得到最终的结论
4 结论
本文对所研究的压缩机级分别进行了稳定流动和非稳定流动的计算分析计算结果表明
1）稳态计算结果表明在小开度小流量情况
下级的效率下降较快应该是已经进入非稳定
工作区域
2）非稳态计算结果显示在小流量状态下
叶轮在叶片顶部开始出现明显的旋转失速现象
此处压力面和吸力面的静压差值大这种局部的
不均匀性极有可能是引发叶片断裂的原因
3）从本文计算情况来看压缩机的运行应
该严格避开非稳定工作区域这一点应该引起设
计者和运行者双方的重视作为设计方应该制定
严谨的运行操作规程作为运行者则需要严格按
照操作规程来运行压缩机
参 考 文 献[1] 易林侯树强王灿星 离心式叶轮内部流动数值模拟方法的
研究综述[J] 风机技术2006（2）45-50
[2] 刘万青王跃方大连理工大学工业装备结构分析国家重点实
验室[J] 风机技术2008（4）31-33
[3] 王松岭骞宏伟张磊等 基于有限体积法的离心通风机三
维流场动力学特性分析[J] 风机技术2008（4）16-19
[4] 黄钟岳王晓放 透平式压缩机[M]化学工业出版社2004
1050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882105088210508821050882（上接第11页）
41
设计与优化
一致回流器叶片不同角度下影响不到008
由图6b可得优化后整级压比满足设计指标由
图6c可得在设计流量下回流器叶片的进口角与
扩压器出口角同为40deg即冲角为0deg时效率最高
34 优化前后整级气动性能分析
为了研究优化前后压缩机整级性能情况本
文分别对初始设计压缩机与优化后整级压缩机
进行数值模拟分别给出优化前后叶轮叶片吸
力面上的速度矢量以及整级子午面上的速度投
影见图7和图8
图7a和7b进行比较可得出优化设计后叶轮
图6 不同回流器叶片进口角性能曲线图
（a） 优化前叶轮速度矢量图
（b） 优化后叶轮速度矢量图
图7 叶轮吸力面速度矢量图
（a） 优化前子午面速度矢量图
（b） 优化后子午面速度矢量图
图8 整级子午面速度矢量图
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
ANSYSV121
40
叶片出口速度更为均匀叶轮出口靠近轮盖侧
的低速区域有所减少由于优化后叶轮出口尾
流区减少图8中优化后压缩机扩压器内速度更
为均匀二次流动区域有所减少从而使整级压缩
机气动性能得到明显改善
4 结论
本文根据经验公式对离心压缩机整级做了
初始设计并对设计结果进行全三元整级数值模
拟通过模拟结果对压缩机做出优化设计满足
压比指标的同时使整级效率得到改善同时分
析了叶轮扩压器以及回流器叶片主要几何参数
对整体性能的影响并分析优化前后压缩机整体
的气动性能得出以下结论
1）对压缩机叶轮主要几何参数进行了优化
设计分析了叶轮包角出口角对叶轮性能的影
响优化后叶轮性能曲线显示叶轮性能得到明
显的改善
2）通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶
片的角度可以使压缩机的最大效率和工况范围
均得到改善对于本模型的压缩机进行优化设
计后效率可提高3以上
3）回流器叶片进口安装角对整级性能影响
不太明显但仍能看出在进口0deg冲角时回流器具
有较好的流动性能
4）优化设计后压缩机整级气体动力学性能
有所提高整级的内部流动状况明显得到改善
参考文献
[1] 黄钟岳 王晓放透平式压缩机[M]北京 化学工业出版社
20048
[2] Wu Chung- Hua A General Theroy of Three- Dimensional
Flow in Subsonic and Supersonic Turbomachines of Axial-
Radial- and Mixed - Flow Types [R] Trans ASME
1952
[3] Albert KammererReza S AbhariUnsteady Computational
Fluid Dynamics Investigation on Inlet Distortion in a
Centrifugal Compressor [J] Journal of Turbomachinery2010
1321-9
[4] Michele MarconciniFilippo Rubechini Andrea Arnone
Seiichi lbaraki Numerical Analysis of the Vaned Diffuser
of a Transonic Centrifugal Compressor [J]Journal of
Turbomachinery20101321-7
[5] 潘永密李斯特化工机械[M]北京 化学工业出版社19795
[6] 席光周莉丁海萍等叶片扩压器进口安装角对离心压缩机
性能影响的数值与实验研究[J]工程热物理学报200627（1）
61-64
面和吸力面上的压差维持在20kPa是可以接受
的但对于叶顶处压差有时达到54kPa这种状况
是一种旋转时速的表现极有可能引发叶片断裂33 破坏机理浅析
根据所研究的离心压缩机级内部流动的数值计算结果可以发现在进口导叶较小开度情况下由于气流的流量很小实际工作点已经非常靠近非稳定工作区域在叶尖进口附近出现了明显的旋转失速现象导致叶片在该区域表面压力有较大的脉动这种压力的脉动极有可能是叶片疲劳破坏的诱因[4]当然这个问题需要通过将本文计算得到的压力分布及脉动的结果提供给力学计算分析作为压力边界条件进行严密的力学计算分析才可以得到最终的结论
4 结论
本文对所研究的压缩机级分别进行了稳定流动和非稳定流动的计算分析计算结果表明
1）稳态计算结果表明在小开度小流量情况
下级的效率下降较快应该是已经进入非稳定
工作区域
2）非稳态计算结果显示在小流量状态下
叶轮在叶片顶部开始出现明显的旋转失速现象
此处压力面和吸力面的静压差值大这种局部的
不均匀性极有可能是引发叶片断裂的原因
3）从本文计算情况来看压缩机的运行应
该严格避开非稳定工作区域这一点应该引起设
计者和运行者双方的重视作为设计方应该制定
严谨的运行操作规程作为运行者则需要严格按
照操作规程来运行压缩机
参 考 文 献[1] 易林侯树强王灿星 离心式叶轮内部流动数值模拟方法的
研究综述[J] 风机技术2006（2）45-50
[2] 刘万青王跃方大连理工大学工业装备结构分析国家重点实
验室[J] 风机技术2008（4）31-33
[3] 王松岭骞宏伟张磊等 基于有限体积法的离心通风机三
维流场动力学特性分析[J] 风机技术2008（4）16-19
[4] 黄钟岳王晓放 透平式压缩机[M]化学工业出版社2004
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叶片出口速度更为均匀叶轮出口靠近轮盖侧
的低速区域有所减少由于优化后叶轮出口尾
流区减少图8中优化后压缩机扩压器内速度更
为均匀二次流动区域有所减少从而使整级压缩
机气动性能得到明显改善
4 结论
本文根据经验公式对离心压缩机整级做了
初始设计并对设计结果进行全三元整级数值模
拟通过模拟结果对压缩机做出优化设计满足
压比指标的同时使整级效率得到改善同时分
析了叶轮扩压器以及回流器叶片主要几何参数
对整体性能的影响并分析优化前后压缩机整体
的气动性能得出以下结论
1）对压缩机叶轮主要几何参数进行了优化
设计分析了叶轮包角出口角对叶轮性能的影
响优化后叶轮性能曲线显示叶轮性能得到明
显的改善
2）通过在压缩机运行过程中调节扩压器叶
片的角度可以使压缩机的最大效率和工况范围
均得到改善对于本模型的压缩机进行优化设
计后效率可提高3以上
3）回流器叶片进口安装角对整级性能影响
不太明显但仍能看出在进口0deg冲角时回流器具
有较好的流动性能
4）优化设计后压缩机整级气体动力学性能
有所提高整级的内部流动状况明显得到改善
参考文献
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面和吸力面上的压差维持在20kPa是可以接受
的但对于叶顶处压差有时达到54kPa这种状况
是一种旋转时速的表现极有可能引发叶片断裂33 破坏机理浅析
根据所研究的离心压缩机级内部流动的数值计算结果可以发现在进口导叶较小开度情况下由于气流的流量很小实际工作点已经非常靠近非稳定工作区域在叶尖进口附近出现了明显的旋转失速现象导致叶片在该区域表面压力有较大的脉动这种压力的脉动极有可能是叶片疲劳破坏的诱因[4]当然这个问题需要通过将本文计算得到的压力分布及脉动的结果提供给力学计算分析作为压力边界条件进行严密的力学计算分析才可以得到最终的结论
4 结论
本文对所研究的压缩机级分别进行了稳定流动和非稳定流动的计算分析计算结果表明
1）稳态计算结果表明在小开度小流量情况
下级的效率下降较快应该是已经进入非稳定
工作区域
2）非稳态计算结果显示在小流量状态下
叶轮在叶片顶部开始出现明显的旋转失速现象
此处压力面和吸力面的静压差值大这种局部的
不均匀性极有可能是引发叶片断裂的原因
3）从本文计算情况来看压缩机的运行应
该严格避开非稳定工作区域这一点应该引起设
计者和运行者双方的重视作为设计方应该制定
严谨的运行操作规程作为运行者则需要严格按
照操作规程来运行压缩机
参 考 文 献[1] 易林侯树强王灿星 离心式叶轮内部流动数值模拟方法的
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