在理论分析的基础上,对离心压缩机回流器的设计及其对级性能的影响规律等方面进行讨论,推荐一种能够显著降低级的喘振极限的回流器叶型——最小扩压度载荷叶型,并给出该种叶型回流器的准二无数值设计方法。

通过回流器内部流动的理论分析和对不同型式回流器的实验测试,着重研究了回流器内部流动特征,回流叶片型式对回流器性能及压缩机级特性的影响规律。应用了流线曲率法计算子午面流动,快速近似法计算叶片表面速度分布;用积分法计算二元可压缩紊流边界层。试验中分别对不同叶型叶片的回流器进行了静吹风和中间级性能试验,从理论和实践相结合的角度论证了最小扩压度叶型回流器的优越性。

一台C式离心压缩机采用了2种形式的回流器,一种入口处存在突扩,称为回流器A,另外一种和弯道光滑过渡,称为回流器B。本文对上述2种回流器分别进行了数值模拟。计算结果表明,回流器B的性能要优于A。对于回流器A,进口由于存在突扩,导致入口处的流动恶化,进一步导致了冲角的改变,最终导致径向面流道内存在旋涡。对于回流器B,由于和弯道光滑过渡,流动较为均匀,并保持了良好的冲角,径向面内的流动也要优于回流器A。

国内目前关于弯道和回流器的研究较少,本文针对这一问题进行了研究.弯道部分文中提出了截面面积的变化率为常数的设计方法,用FLUENT软件对其及已存在的2种方案进行了建模仿真,发现总压恢复系数和出口流场分布与改进方案比传统方案要好,且尺寸比改进方案小,具有可推广性;回流器部分比较了轮毂倾斜和轮盖倾斜2种方案,并用NUMECA软件进行了仿真,从压力分布、流线分布角度分析发现轮盖倾斜的方案较好.在3.11kg/s流量下,轮毂倾斜的效率为85.72%,损失系数为47.5%;轮盖倾斜的效率为87.77%,损失系数为35.91%.

以某离心制冷压缩机首级模型为研究对象,通过数值计算对比了单圆弧中型线、CCR中型线(切向速度线性变化)和MMR中型线(角动量线性变化)3种回流器,研究了回流器中型线对压缩机级性能和流场的影响规律。数值计算结果表明,回流器中型线对压缩机级性能和流场影响显著。单圆弧中型线回流器压缩机级性能最优,CCR中型线回流器次之,MMR中型线回流器最低。其中,CCR和MMR中型线回流器压缩机级绝热效率峰值较单圆弧中型线回流器级分别降低1.2%和3%。在实际工程应用中,适当增加回流器前半段叶片载荷,能降低由于回流器尾缘载荷过大造成的流动分离损失。