针对大型压缩机机壳试压工况下仿真分析结果与现场的差异性问题,采用仿真分析以及螺栓预紧力损失试验研究,确定并分析了液压拉伸螺栓存在预紧力损失现象,结果表明,当长径比在2~7之间时,M42液压拉伸螺栓预紧力的损失比例在26%~35%之间;将预紧力损失比例引入机壳试压仿真分析后,仿真分析结果与现场的差异性进一步缩小。考虑损失因素后,机壳的一次试验通过率从60%提升到95%以上。研究结果可为液压拉伸螺栓连接的法兰泄漏问题提供定性的指导,并为压缩机机壳密闭性仿真分析研究提供一定的参考。

离心压缩机叶轮结构设计需要同时兼顾气动性能和结构强度要求。本文研究了考虑气动性能要求下的叶轮结构应力优化方法。通过Bezier曲线拟合叶轮子午面形状,采用叶片型线的安放角和叶片厚度控制叶片三维形状。通过径向基函数建立叶轮几何控制参数对叶轮多变效率、叶轮压比、叶片最大应力的代理模型,采用CORSBRF约束优化算法求解优化问题。优化结果表明,在满足叶轮气动性能要求下,叶轮应力得到了改善。

离心压缩机半开式叶轮的阻尼是影响叶轮振动应力水平的重要因素,主要包括材料阻尼和气动阻尼。其中,气动阻尼的准确计算是叶轮动应力分析的前提。本文通过流固弱耦合方法研究了压缩机运行工况以及叶片振幅对气动阻尼的影响,并对影响规律进行了理论分析。研究结果表明,进口温度一定时,叶片气动阻尼比随进口流量的增大而增大;进口质量流量一定时,气动阻尼比随进口温度的减小而增大;对同一工况,气动阻尼比基本与振幅无关。研究结果对叶轮结构在实际运行工况条件下的强度校核具有重要的参考意义。

受高效飞行鸟类翼型结构启发,尝试采用叶轮仿鸮翼设计结合子午流道型线参数优化设计提高离心压缩机的气动性能。首先,提取具有优良气动性能的长耳鸮翅膀展向40%截面处翼型进行仿生逆向重构,基于鸮翼厚度分布特征进行离心压缩机叶轮的仿生设计;然后,采用拉丁超立方抽样、BP神经网络拟合、遗传算法寻优对叶轮叶顶侧子午流道型线进行参数优化,并对优化设计前后的离心压缩机气动性能及其流动特性进行数值分析。结果表明采用提出的叶轮仿生设计耦合子午流道参数优化方法,离心压缩机内部流场得到改善,气动性能得到提升。设计工况下,优化后的离心压缩机多变效率提高了3.16%,压比提升了2.61%;叶轮内部及叶片扩压器出口的高熵区域缩小,流动分离得到有效抑制,同时叶片表面载荷增大且分布更加均匀,叶轮做功能力增强。

设计一种可进行尾缘自诱导吹气的可调导叶,减弱动静干涉效果,降低叶轮所受气动载荷,提高叶轮的安全性.该结构通过压差作用,调控导叶尾缘流动现象,补偿导叶的部分尾迹,并以某带有进口可调导叶的离心压缩机为例,采用数值方法予以验证.结果表明,在0°开度下结构内流动不明显.随着开度增加,壁面分离加大,在导叶的面上压差加大,使槽道内部自诱导流动加强.在较低增加叶根尾迹强度的条件下,改善了导叶中部、顶部尾迹分布形式,使纯尾迹减弱为弱尾迹,使叶轮气动载荷降低.同时无外部补气,自诱导结构对机组外特性几乎无影响.

为降低叶轮所受动静干涉,提高叶轮的安全性,本文以某带有进口可调导叶的离心压缩机为例,采用数值方法,在导叶中设置吹气槽道,补偿导叶所产生的尾迹影响,针对导叶不同开度以及不同吹气量,分析吹气结构后的叶轮流场及其气动载荷。结果表明：在0°开度下导叶尾缘吹气为2%压缩机总流量时,呈现出无动量亏损型尾迹,叶轮气动载荷降低显著,同时对压缩机外特性影响较低;随着导叶开度增加,导叶壁面分离加大,尾缘吹气效果反而降低。