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摘要:结合两个实例的模化设计计算,详细讨论了在具有性能好、压比高多级的轴流压缩机作为样机, 并掌握和详细计算其气动参数各级分布的前提下,采用加减级设计及模化设计开发新型轴流压缩机 , 具有周期短、设计结果可靠,叶片尺寸和产品部件便于系列化、工艺简化和方便质量管理等优点。
关键词: 轴流式压缩机 模化设计 加减级设计
Abstract: Combining two examples of modellingdesign calculation , under the premise of takingaxial compressor with good performance , highpressure ratio and multistage as a sample , grasping and calculating each stage dist ribution of it spneumatic parameters , a new type of axial compressor is developed by using increasing and decreasing stage design and modelling design , it has many advantages of that period is short , designresult is reliable , blade size and product part s facilitate seriation , technology reduced and quatity control.
Key words :Axial compressor Modell ing Design design of increasing and decreasing stages |
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1 引言
由于轴流压缩机基元叶栅欧拉方程中没有离心力做功这一项, 所以轴流压缩机的单级压比小, 实际使用的压缩机都是多级的。而轴流压缩机中气流参数沿半径方向变化剧烈, 前级出口的气流参数又是下一级叶轮进口的气流来流, 因此多级间相互影响和干涉十分严重, 实际轴流压缩机的研制工作非常复杂和困难, 必须进行大量的设计计算、试验测试和调整。由于叶轮机械内部流动的复杂性, 试验测量是很困难、周期很长和耗费很大的工作, 同时,目前在多级轴流压缩机内部流场计算中直接求解N-S方程还非常困难, 由于受到湍流模型的制约, 计算结果既费时间也不可靠。迄今为止, 笔者尚未见到国内有使用湍流模型成功计算10级以上轴流压缩机变工况特性的文献与报道, 文献[1]对11级和14级轴流压缩机的性能分析是目前国内公开发表文献中计算压缩机级数最多的。
轴流压缩机的设计主要有3种方法: 平面叶栅法和三维流场计算法、模型级法和以性能优秀的多级轴流压缩机作为母型机加减级设计法。在开发全新的轴流压缩机模型级时,平面叶栅和三维流场计算法是比较可靠的好方法, 但是, 在设计多级轴流压缩机时, 直接采用该方法要冒很大的风险,而且设计计算周期很长,压缩机变工况特性线不清楚,计算结果也不可靠。采用模型级法设计轴流压缩机时, 首先要具备全套的模型级试验曲线,如单级模型试验结果 , 叶片根切和顶切的修正曲线,间隙的影响等 ,以及相应的图纸,如K-100, K-50以及东风I模型级等[2] 。李超俊教授[2]曾应用K-50 模型级性能曲线设计了两台轴流压缩机, 但由于没有多级间干涉的数据,在设计多级压缩机时, 还是要作许多试验调试和修改工作, 而且, 由于没有压缩机变工况特性线, 要通过长期积累的多级设计经验和流动分析,才能设计出满足要求的压缩机来。
目前国内外通过艰苦的努力, 都已开发出了一些性能十分优秀的多级压缩机, 这些压缩机具有非常完整的图纸和变转速、变工况特性曲线。根据相似理论, 以原有的性能优秀的压缩机作为母型机,通过模化、减级或加级设计开发出新的轴流压缩机系列,是以上3种方法中最为可靠和主要的方法,已得到了广泛的应用。
本文以我国引进的一台性能优良的压缩机和自主开发的多级轴流压缩机作为母型机为例,探讨了采用高压轴流压缩机的加减级设计及模化设计新的轴流压缩机的方法和步骤。 |
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２ 基本理论与方法
模化法是以相似理论为基础开发各种压缩机的主要方法。轴流压缩机中, 一般流速都较大, Re一般都大于临界值, 因此, 在几何相似、进气条件相似以及气体成分相同的前提下, 只要求马赫数相等就可以了, 如果发现模化后的压缩机的 |
