针对离心式压气机驱动向心透平系统的流道内存在气动损失的问题,本文利用ANSYS-CFX软件对向心透平系统的流道流场进行了数值仿真计算与分析解。通过对仿真结果与实际的压气机叶轮参数对比分析,验证了仿真方法的准确性。叶轮流场气体流动规律分析结果表明高转速叶轮气体跨声速流动时,主要气动损失有因激波产生的损失、二次流损失以及叶顶间隙造成的损失,并且损失随转速增加而增加。

采用正问题设计方法设计了一个压比为4.2的离心压气机模型。根据压缩系统边界条件约束,首先进行了一维计算,获取叶轮的轮廓图,然后采用参数化建模方法建立了含分流叶片的三维模型,运用CFX软件对不同叶片稠度下的叶轮气动热力学进行了对比数值计算,分析叶轮内部流场及其性能,最终选定9叶片的叶轮为最佳方案。在扩压器的设计方面,提出了一种叶片高度逐渐增加的有叶扩压器模型,并使用CFX对设计的扩压器模型与普通的扩压器进行了数值计算,定量分析其扩压机理及其总压损失特性,计算结果表明所设计的扩压器扩压效果明显优于普通的扩压器。所得结果可为离心式压气机的气动设计提供理论参考。