一、离心压缩机级内三维粘性流动数值分析（论文文献综述）
郭文宾[1]（2021）在《压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究》文中指出储能技术可以促进可再生能源大规模发展,有效解决我国能源环境问题。压缩空气储能系统具有存储容量大、寿命长、不受地理环境限制等优点,是一项极具发展前景的储能技术。压缩机是压缩空气储能系统的核心设备,其性能对整个系统效率和储能经济性有着决定性影响。不同于普通工业中通常在设计工况附近运行的压缩机,储能系统压缩机需具备在较宽流量、压比范围内高负荷高效率运行的能力。因此,提高压缩机高效变工况能力,为压缩机提供安全稳定的运行控制方案是发展压缩空气储能关键技术之一。本文选取大规模压缩空气储能系统中多轴式离心压缩机典型级为研究对象,采用可调进口导叶和可调扩压器这两种变工况调节技术,通过数值与实验相结合的方法对离心压缩机变工况特性开展了深入研究,并为储能系统压缩机运行找到了最佳调节策略。本文主要研究内容与结论如下:1.根据典型级离心叶轮设计参数,自编写一维设计程序,首先得到变几何部件叶片一维气动参数,然后基于神经网络和遗传优化算法完成叶片三维优化设计,最后完成调节机构设计,建立了一套变几何部件与离心叶轮高效匹配设计体系。2.基于压缩空气储能大功率多级间冷压缩机综合实验平台,设计并建成了整机性能测试及内部流场测量系统,得到离心压缩机在不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的变工况特性曲线以及进口导叶出口、叶轮出口流场变化规律,揭示了离心压缩机在变工况调节时的一些重要流动现象。3.建立离心压缩机整机数值模型,通过全三维定常流动数值计算方法,对不同导叶开度和不同扩压器调节角度下的离心压缩机整机性能变化规律与内部流场分布规律做了全面的研究与分析,揭示了离心压缩机在变工况调节时的能量损失机理。4.针对压缩空气储能系统压缩机高效变工况的运行特点,为解决进口导叶与扩压器联合调节过程中,调节角度变化的多维空间变量寻优问题,采用Kriging插值模型与Nelder-Mead优化算法,获得了离心压缩机高效变工况调节策略。与不调节时相比,离心压缩机稳定压比运行范围扩大了 232.5%,最高运行效率提高了 1.2%,平均效率提高了 2.8%。
陈俊君[2]（2019）在《超临界二氧化碳离心压缩机的性能优化研究》文中研究指明超临界二氧化碳（Supercritical Carbon Dioxide,SCO2）离心压缩机具有可靠性高、体积小、质量轻、效率高等优点,被认为是新能源领域最具应用前景的动力设备之一。本文基于一元流动理论和准三元设计方法,由设计热力参数得到SCO2离心压缩机三维模型,对离心压缩机的流场及气动性能进行了研究,另外对SCO2离心压缩机通流部件的几何和气动参数进行数值分析和优化设计,最终得到的SCO2离心压缩机总压比可达到1.78,多变效率达87.2%,达到设计要求,最后对优化后的叶轮强度进行了校核计算。论文的主要工作如下:首先,介绍了计算流体动力学的基本原理、控制方程及二氧化碳真实气体模型,给出了SCO2离心压缩机的三维建模、网格划分和数值模拟的参数设置。接着,对SCO2离心压缩机叶轮的气动性能进行数值计算,并从叶轮出口安装角、分流叶片长度、分流叶片周向位置以及叶片数这四个角度对叶轮进行了优化,分析了不同的结构参数对SCO2离心压缩机气动性能的影响规律。进而,对无叶扩压器和蜗壳进行了优化分析,研究了无叶扩压器型式、蜗壳截面面积和蜗舌倒圆半径这三个结构参数对SCO2离心压缩机气动性能的影响规律,同时,还对SCO2离心压缩机整机的变工况性能进行了研究。最后,对SCO2离心压缩机的叶轮强度进行了研究,分析了额定工况下气动力、离心力分别单独作用和共同作用时对叶轮强度的影响,并进行了模态分析,对比研究选取了合适的叶轮制造材料,并得到了不同工作流量和工作转速对叶轮所受最大等效应力及最大总变形的影响规律。研究结果可以为SCO2离心压缩机的设计研发提供一定的理论依据。
张梓洲[3]（2019）在《混合制冷剂参数对离心压缩性能的影响研究》文中研究指明多元混合制冷剂离心式压缩机是大型液化天然气（LNG）工艺系统中的核心动力设备,也是大型混合制冷剂低温制冷系统中的主设备。由于多元混合制冷剂离心压缩机涉及多元混合介质多级高压比压缩,压缩过程中混合制冷剂物性参数难以确定,多级离心压缩设计过程繁琐,压缩机理复杂,目前尚未国产化,长期以来困扰大型LNG混合制冷剂液化系统的整体国产化进程。为了揭示LNG液化工艺流程中不同配比的混合制冷剂在离心压缩过程中各物性参数的变化规律及多级离心压缩机理,首先,本文以N2、CH4、C2H4、C3H8、C4H10、i-C4H10六元混合制冷剂离心压缩机理为研究对象,对两段式六级离心压缩机结构进行初步研究设计,重点研究六元混合制冷剂在多级离心压缩过程中的压缩机理、混合制冷剂参数变化规律及对应离心叶轮的最佳结构形式,修正离心叶轮子午流道等模型参数,研究混合制冷剂多级高压比离心压缩过程中各参数的分布及变化规律,并在此基础上研究了变工况混合制冷剂对离心压缩性能参数的影响等。然后,根据压缩机结构参数和气动性能参数建立了符合离心压缩过程实际流动的叶轮损失模型,利用MATLAB对数学损失模型进行计算机集成,完成了混合制冷剂变工况下的离心压缩性能预测程序编写,对改变工质进口参数所导致的压比及多变效率等性能参数的变化进行预测,验证了离心叶轮性能预测程序的可靠性与准确性。其次,建立了离心压缩机叶轮三维物理模型,采用ANSYS-CFX中的SST湍流模型对离心叶轮内部流动进行数值模拟研究,分析了不同工况下离心叶轮流场变化规律。最后,将数值模拟所得结果同编程计算结果进行比较,对变工况下叶轮损失模型的准确性进行了验证,并优化了混合制冷剂离心叶轮的设计方法,得到了混合制冷剂在离心压缩过程中的变化规律;结合两种方法所得结果,将混合制冷剂配比、进口温度及进口压力作为单一变量进行研究分析,对比两种不同方法所得到的离心压缩性能参数变化趋势,给出了混合制冷剂离心叶轮的最佳设计方法。研究表明:通过数值模拟与编程计算相结合的方法可获得不同冷剂配比及不同进口参数下LNG混合制冷剂离心压缩物性参数及多变效率等性能参数的变化规律,并可揭示多元混合制冷剂物性参数与离心叶轮结构参数之间的内在关联关系,可为混合制冷剂多级离心压缩性能研究及压缩机优化设计提供理论参考依据。
朱德润[4]（2017）在《小流量离心式制冷压缩机流动机理及设计研究》文中认为离心式制冷压缩机由于其稳定性和高效性一直在大流量蒸发循环系统中占据重要地位,而在小流量应用领域,其运行效率远远低于大流量下效率指标。小流量离心式压缩机设计难点在于分析其内部粘性气体复杂流动造成的流动损失,本文以小流量离心式制冷压缩机作为研究对象,通过搭建压缩机性能测试试验台对设计样机进行性能测试,根据其内部结构参数绘制等比例流道三维模型,并调用Fluent模拟软件中NIST Real Gas模型选取R134a真实气体物性参数进行CFD数值仿真计算,并结合样机试验测试数据,对模拟结果及方法进行了验证,然后对压缩机内部气体流动机理进行分析研究。经测试所设计的样机整机效率在50%左右,内部流动尚有较大优化空间,同时试验结果也验证了模拟方法的可行性和模拟结果的准确性;模拟结果表明在所研究工况下,叶轮进口靠近压力面存在明显的二次流现象,制冷剂气体以与叶片存在冲角的方向进入叶轮子午面流道并与轮盘发生撞击,之后气体流动出现盖面分离现象。气体在叶轮出口处气流方向与扩压器叶片存在冲角,导致气流不能平稳流入扩压器流道。整机模型中流动损失主要集中在“级”内,故在进行流动优化时优先考虑“级”内损失;研究不同结构参数对压缩机流动效率的影响,发现针对所设计的小流量离心制冷压缩机,在设计工况下原模型的叶轮出口处流动较为平稳,效率相对较高;匹配圆弧通道扩压器和直壁通道扩压器对本次设计模型效率并无本质影响;叶片数为12时的叶轮模型效率最优。本文对小流量离心式压缩机模型仿真得出的计算结果可为今后小流量离心式制冷压缩机结构优化设计提供指导。同时,为探究不同结构参数对内部流动的影响,模型对比数量仍需进一步提高。
邵栋[5]（2016）在《半开式离心叶轮小流量工况流动特性数值研究》文中认为离心式压缩机作为典型的能量转换机械,广泛应用于各种气体压缩流程中。为了拓宽其稳定运行工况范围,各种扩稳的手段与技术措施不断提出,其中孔式机匣处理在某离心叶轮上的应用,经过性能试验和数值模拟,验证了扩稳技术的有效性。论文以该离心叶轮为研究对象,采用数值模拟手段对其内部流动进行了定常与非定常流动的研究,以寻求其在小流量工况下发生非稳定流动的位置和气动参数变化规律,为孔式机匣处理技术的应用提供依据。为了验证数值计算方法的可靠性,论文对计算模型的网格划分、计算残差和空间离散格式分别进行了讨论,通过对比实验性能来验证计算方法的可靠性。进而,对离心叶轮通道的叶轮与不同宽度无叶扩压器的匹配性能进行分析,为离心压缩机叶轮与扩压器匹配设计提供参考。运用与实验一致的通道模型,进行离心叶轮通道在设计工况和小流量工况下的数值模拟。对比单叶片通道与整周叶轮在设计工况和小流量工况下的性能和内部流场细节,虽然二者在整体性能上差别不大,但是在叶顶附近处单通道与整周叶轮的流场有明显差别。整周叶轮的定常计算结果显示出叶轮内部的叶顶间隙泄漏流、叶顶间隙回流及叶片近叶顶周向位置的流场存在明显的非周期性特征,在小流量工况下流场的空间非周期性特征大大增加。根据叶片通道的不均匀度分析,发现在相对叶片弦长为0.40.6位置处的速度和压力的不均匀度随流量减少而增加,说明该位置处可能首先发生流动失稳。借助周向进口总压畸变分析,在小流量工况下离心叶轮内流场受畸变的影响更明显,且流场内部受影响区域与进口总压畸变所在通道位置密切相关。针对非定常流动的数值模拟,本文分析和讨论了非定常计算的收敛判据。考虑到单叶片通道计算周期性边界条件假设的局限,对整周叶轮通道进行非定常计算和分析,得到了叶轮内部速度和压力参数的非定常变化规律,并借助FFT变换,得到了离心叶轮整周非定常流动的频谱特征。与整周定常计算结果对比发现,整周非定常计算时均流场的空间不均匀性与之接近,再次验证整周计算的必要性。
马岩,席光[6]（2015）在《高速小尺寸离心压缩机级内非定常流动的数值研究》文中提出采用非线性谐波法在设计点及近失速点,对应用于环保曝气装置的高速小尺寸离心压缩机级内流动,进行了非定常流动数值模拟,获得了该离心压缩机流道内的非定常流场结构,重点分析了流道中的损失结构及分布、二次流形式以及叶轮叶顶泄漏流动。研究结果表明:设计点小尺寸离心压缩机级内非定常效应不太强烈,而近失速点流道内的损失明显高于设计点,流道内的非定常效应也要强于设计点,同时,非线性谐波法可有效地模拟动/静非定常干涉。
皮艳慧[7]（2014）在《PCL803型离心压缩机叶轮结构参数影响分析》文中进行了进一步梳理随着深海油气开采、天然气储运等能源领域的快速发展,PCL803型等国产离心压缩机组在西气东输等重大天然气管道输送工程中的应用更加广泛,压比、多变效率是离心式压缩机性能的重要指标,选择性能较好的叶轮是离心压缩机设计中亟需解决的问题。本文基于计算流体力学方法,对PCL803型离心压缩机叶轮内部流场进行了数值模拟计算,分析了叶轮的结构参数对压缩机压比、多变效率、内部流场的影响,提出了PCL803型离心压缩机叶轮选型的建议,主要开展了以下几个方面的工作：（1）对国产离心压缩机在西气东输工程中的应用进行了统计分析,收集了PCL803型离心压缩机的结构参数数据、设计资料、运行工况等,对离心压缩机的结构与性能参数进行了分析；（2）针对PCL803型离心压缩机叶轮的结构特点,建立了叶轮内部流动的基本控制方程,湍流模型选取Reynolds平均法的标准k-ε模型,叶轮近壁区域选择标准壁面函数进行计算,叶轮旋转和静止区域的处理选用MRF模型,利用二阶迎风格式进行控制方程的离散,选择SIMPLEC算法对离散方程进行求解；（3）利用Pro/E软件建立叶轮的三维实体模型,非结构化四面体进行网格划分,合理设定边界条件,将FLUENT软件数值模拟计算的叶轮进出口温度、压力值与离心压缩机叶轮实验数据进行对比,验证了数值计算方法的可靠性,确定该数值计算模型适合用于本文离心压缩机叶轮的流场计算和气动性能的分析；（4）分别改变叶轮叶片数、叶片厚度以及叶片出口安装角,建立了15组叶轮模型,对每组叶轮的内部流场进行数值模拟,在1.57---6.57kg/s的进口质量流量工况下,分析不同的叶轮结构参数对PCL803型离心压缩机的压比、多变效率以及内部流场的影响；（5）提出PCL803型离心压缩机叶轮的选型建议,初始叶轮叶片数为15片,叶片厚度为12mm,叶片出口安装角为77.5。,优选为叶片数为16片,叶片厚度为14mm,叶片出口安装角为82.5。的叶轮。研究表明：叶片数增加可以提高叶轮压比和多变效率,但当叶片数大于某一上限时,多变效率将降低,压比有较小幅度的提升；随着叶片厚度增加,叶轮的压比将降低,而叶轮多变效率会增加,但多变效率增加的幅度大于压比降低幅度；随着叶片出口安装角度增大,叶轮多变效率和压比都将逐渐增加,但出口安装角从82.5。增大到87.5。,多变效率有所降低；单台PCL803型离心压缩机采用优选叶轮,压比可以提升1.82%,多变效率可以增加3.81%,每年可以节约电费335.7万元。
高丽敏,陈璇,白莹,冯旭栋[8]（2013）在《轴流压气机级内三维粘性流动的数值模拟》文中研究说明考虑轴流压气机中实际气流沿径向和周向都不均匀的特点,采用亚松弛方法改进传统的混合界面模型,发展了轴流式压气机级内全三维粘性流场的数值计算程序,并以某轴流式双排对转压气机的进口导叶/转子为研究对象,将本文发展的程序与商用NUMECA软件的结果进行对比,对本文发展的程序进行了验证。对比结果表明:由于混合界面法引入了"人工掺混",商业软件计算得出的总压在通过交界面时存在一定的总压损失,而自编程序计算结果保证了总压在交界面处的一致性。流场分析结果表明:该转子叶片在设计工况下处于负攻角状态,在导叶出口轮毂处、压力面50%弦长处、吸力面靠近尾缘处均出现了轻微的流动分离现象。
关亮[9]（2013）在《大型离心压缩机半开式叶轮级内瞬态气动特性研究》文中研究说明随着我国工业化的快速发展,离心压缩机作为石化、冶金、空分、电力、煤化工等生产线的核心设备,向大容量,高效率,高参数,高可靠性的方向发展,同时在离心压缩机的生产和科研等各个方面也取得了长足进步。因此对于大型离心压缩机级内气动特性研究有重要的现实意义。在满足离心压缩机设计要求的气动性能基础上,良好的结构特性也是需要设计者考虑的重要因素。对于结构强度的计算仅从结构特性角度分析是不全面的,需要考虑气动载荷对整体结构强度的影响。本文重点研究大型离心压缩机半开式叶轮级级内气动特性,分析不同设计形式及不同工况下叶轮叶片气动载荷变化规律。从气动角度分析造成强度问题的诱因,并提供叶片表面静压脉动,为强度计算提供数值依据。本文的主要研究对象为：H1型和H2型两台离心压缩机首级半开式叶轮级,采用数值模拟方法对级内气动特性进行计算分析。针对相同机组的不同改型方案进行对比,得到其内部流动规律,及叶片气动负荷的变化；对比分析冬季工况点及设计工况点压缩机级内流场变化,得到半开式叶轮叶片前缘气动变化规律,冬季工况点下叶片前缘处气动负荷增大。通过对两种不同非定常交接面处理方法（DSM方法和PLM方法）的计算研究表明,在排除时间项干扰的前提下,对于一级叶片排的模拟计算PLM方法更具优势。利用瞬态计算方法对H2型离心压缩机半开式叶轮级进行数值仿真,研究了不同扩压器叶片安装位置对级内气动特性的影响。对离心压缩机时序效应的存在及改进潜能进行研究,计算结果表明离心压缩机时序效应对叶轮叶片气动负荷影响不能忽略,当时序位置在一定范围内变化时,叶轮叶片的气动负荷变化不明显,应该在设计过程中考虑时序位置确定其静叶片的安装。利用单向流固耦合方法计算分析了H1型离心压缩机机组半开式叶轮级叶轮叶片的应力分布。计算结果表明,尽管气动载荷相比于离心力载荷引起的应力偏小,但是不能忽略。附加气动载荷后,叶片应力最大值区域与叶片实际发生断裂位置相一致,从而为事故分析提供一定的数值依据。
袁辉[10]（2013）在《煤化工离心压缩机失速现象的流场分析》文中认为离心压缩机在国民经济和国防建设中占有重要的地位,被广泛应用于能源动力、化工石油、矿石冶金、交通运输、建筑空调、航空航天等行业。因此,提高离心压缩机的使用效率对降低能源消耗大有裨益。本文以某煤化工企业某型号离心压缩机的内部流场为研究对象,首先利用三维建模软件Pro/E构建了基于真实结构的叶轮、蜗壳、扩压器模型；后利用三维粘性流动计算软件FLUENT以三维时均Navier-Stokes方程湍流模型为基础,采用SIMPLE算法,针对进口流量、叶轮转速等工况条件变化,对该压缩机的内部流场流动情况进行了数值分析；结合分析结果,研究了此类离心压缩机失速和喘振现象的形成机理及其抑制措施,提供了相应的运行调节方法和有益的设计建议。本文的研究结论有以下几个方面：（1）随着入口流量的减小,叶轮流道内将逐渐产生流动分离,最终导致失速和喘振。为防止喘振,必须使流体机械在喘振区之外运转。（2）失速周期内,在入口流量不变的情况下,叶轮旋转速度的增大也会使压缩机内部的流动产生分离,导致失速和喘振现象的发生。（3）利用流体分析软件可以准确地模拟离心压缩机内部流场失速过程的发展变化。
二、离心压缩机级内三维粘性流动数值分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、离心压缩机级内三维粘性流动数值分析（论文提纲范文）
（1）压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 符号说明表 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 变工况调节方法 |
| 1.2.2 变几何部件设计 |
| 1.2.3 内部流动特性 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第2章 变几何部件设计 |
| 2.1 研究对象 |
| 2.2 设计方法 |
| 2.2.1 一维设计 |
| 2.2.2 三维优化设计 |
| 2.3 设计结果 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 研究方法 |
| 3.1 数值方法 |
| 3.1.1 软件介绍 |
| 3.1.2 求解方法 |
| 3.1.3 网格划分 |
| 3.1.4 计算设置 |
| 3.1.5 方法验证 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.2.1 实验平台 |
| 3.2.2 测试设备 |
| 3.2.3 测试方案 |
| 3.2.4 误差分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 变工况特性 |
| 4.1 整机性能 |
| 4.1.1 进口导叶调节 |
| 4.1.2 扩压器调节 |
| 4.2 内部流场 |
| 4.2.1 进口导叶调节 |
| 4.2.2 扩压器调节 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 变工况调节规律 |
| 5.1 单独调节 |
| 5.2 联合调节 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 离心压缩机整机变工况性能实验数据 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（2）超临界二氧化碳离心压缩机的性能优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文主要内容 |
| 2 SCO_2离心压缩机三维数值模拟 |
| 2.1 计算流体动力学原理 |
| 2.2 控制方程 |
| 2.3 模型建立 |
| 2.4 网格划分 |
| 2.5 求解设置 |
| 2.6 叶轮数值计算结果 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 SCO_2离心压缩机叶轮优化研究 |
| 3.1 叶片出口安装角对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.2 分流叶片长度对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.3 分流叶片周向位置对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.4 叶片数对叶轮气动性能的影响研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 SCO_2离心压缩机静止部件优化研究 |
| 4.1 无叶扩压器优化研究 |
| 4.2 蜗壳优化研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 基于流固耦合的SCO_2离心压缩机叶轮有限元分析 |
| 5.1 流固耦合基本理论 |
| 5.2 强度分析理论 |
| 5.3 模型建立与网格划分 |
| 5.4 载荷施加及约束 |
| 5.5 材料初步选择 |
| 5.6 计算结果与分析 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 攻读学位期间发表论文目录 |
（3）混合制冷剂参数对离心压缩性能的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 天然气液化工艺流程介绍 |
| 1.1.2 混合制冷剂离心压缩机介绍 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 混合制冷剂特性研究 |
| 1.2.2 离心压缩机叶轮性能研究 |
| 1.3 离心压缩机结构与工作原理 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 2 混合冷剂离心压缩机设计方法研究 |
| 2.1 离心压缩机结构设计流程 |
| 2.2 离心压缩机设计依据及过程 |
| 2.2.1 设计依据 |
| 2.2.2 尺寸设计 |
| 2.2.3 子午流线修正 |
| 3 变进口参数离心叶轮性能预测 |
| 3.1 离心式压缩机性能预测模型 |
| 3.1.1 离心压缩机压缩能量头 |
| 3.1.2 离心压缩机的损失计算 |
| 3.1.3 MATLAB计算流程 |
| 3.2 计算结果分析 |
| 3.2.1 轻组分对压缩机性能的影响 |
| 3.2.2 重组分对压缩机性能的影响 |
| 3.2.3 进口温度对压缩机性能的影响 |
| 3.2.4 进口压力对压缩机性能的影响 |
| 4 压缩机叶轮数值模拟验证及分析 |
| 4.1 压缩机叶轮内部控制方程 |
| 4.2 叶轮模型的建立及数值计算 |
| 4.2.1 模型介绍 |
| 4.2.2 网格划分 |
| 4.2.3 边界条件及控制参数设定 |
| 4.3 混合制冷剂叶轮流场模拟过程 |
| 4.3.1 混合制冷剂轻组分变化流动分析 |
| 4.3.2 混合制冷剂重组分变化流动分析 |
| 4.3.3 混合制冷剂进口温度变化流动分析 |
| 4.3.4 混合制冷剂进口压力变化流动分析 |
| 5 性能预测与数值模拟结果对比分析 |
| 5.1 混合制冷剂轻组分变化数据分析 |
| 5.2 混合制冷剂重组分变化数据分析 |
| 5.3 混合制冷剂进口温度变化数据分析 |
| 5.3.1 混合制冷剂离心叶轮出口压比分析 |
| 5.3.2 混合制冷剂离心叶轮多变效率分析 |
| 5.4 混合制冷剂进口压力变化数据分析 |
| 5.4.1 混合制冷剂离心叶轮出口压比分析 |
| 5.4.2 混合制冷剂离心叶轮多变效率分析 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 混合制冷剂物性参数 |
| 附录 B MATLAB部分计算程序 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（4）小流量离心式制冷压缩机流动机理及设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国外研究情况 |
| 1.2.2 国内研究情况 |
| 1.3 研究内容 |
| 第2章 离心制冷压缩机结构特性 |
| 2.1 离心压缩机结构组成 |
| 2.2 重要结构参数 |
| 2.2.1 叶轮效率重要影响参数 |
| 2.2.2 扩压器效率重要影响参数 |
| 2.3 整机损失概述 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 数值计算 |
| 3.1 数值模型分析 |
| 3.2 前处理几何建模 |
| 3.2.1 几何外形 |
| 3.2.2 网格绘制 |
| 3.3 求解器控制参数 |
| 3.4 模拟结果验证 |
| 3.4.1 试验台搭建 |
| 3.4.2 试验数据处理 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 流动研究及设计优化 |
| 4.1 叶轮内流动研究 |
| 4.1.1 压力分布 |
| 4.1.2 速度（马赫数）分布 |
| 4.1.3 流线组织 |
| 4.2 扩压器内流动机理研究 |
| 4.2.1 压力分布 |
| 4.2.2 流线组织 |
| 4.2.3 变工况下气流组织 |
| 4.3 级外流动机理研究 |
| 4.4 优化方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结构参数对流动影响 |
| 5.1 叶轮出口安装角 |
| 5.1.1 论证模型 |
| 5.1.2 CFD仿真结果分析 |
| 5.2 扩压器形式 |
| 5.2.1 论证模型 |
| 5.2.2 CFD仿真结果分析 |
| 5.3 叶片数 |
| 5.3.1 论证模型 |
| 5.3.2 CFD仿真结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（5）半开式离心叶轮小流量工况流动特性数值研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 |
| 1.2 离心式压缩机的小流量工况研究 |
| 1.2.1 离心压缩机小流量稳定工况研究 |
| 1.2.2 压缩机旋转失速研究历史和进展 |
| 1.3 离心式压缩机的非定常流动研究进展 |
| 1.4 离心压缩机的扩稳技术研究 |
| 1.5 课题研究的主要内容 |
| 第二章 离心叶轮的数值计算方法 |
| 2.1 计算方法 |
| 2.1.1 数值计算的湍流模型 |
| 2.1.2 离散格式 |
| 2.1.3 交界面的处理 |
| 2.2 收敛残差分析 |
| 2.2.1 残差及相关概念的定义 |
| 2.2.2 算例验证及误差分析 |
| 2.3 叶轮通道数值计算的方法 |
| 2.3.1 研究对象 |
| 2.3.2 定常计算的边界条件设置 |
| 2.3.3 网格划分 |
| 2.3.4 定常计算的收敛判断准则 |
| 2.3.5 定常计算的空间离散格式的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 无叶扩压器与叶轮匹配分析 |
| 3.1 物理模型与数值计算方法 |
| 3.1.1 物理模型 |
| 3.1.2 数值计算方法 |
| 3.2 与不同宽度无叶扩压器匹配的离心叶轮流道流动分析 |
| 3.2.1 叶轮出口侧流场分析 |
| 3.2.2 扩压器内部流动分析 |
| 3.3 叶轮内部间隙流动与叶轮流道总体性能的分析 |
| 3.3.1 叶顶间隙泄漏流分析 |
| 3.3.2 性能分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 整体叶轮内部定常流动分析 |
| 4.1 计算方法与网格模型 |
| 4.2 整周与单叶片通道定常计算结果比较 |
| 4.2.1 整周与单叶片通道性能曲线对比 |
| 4.2.2 整周与单叶片通道内部叶片表面压力场比较 |
| 4.3 整周小流量工况叶顶侧流场分析 |
| 4.3.1 叶顶间隙回流分析 |
| 4.3.2 叶顶间隙泄漏流分析 |
| 4.3.3 叶顶附近流场分析 |
| 4.4 整周流场不均匀性分析 |
| 4.4.1 流动不均匀度概念 |
| 4.4.2 整周定常计算流场整体不均匀度分析 |
| 4.4.3 整周定常计算流场通道不均匀度分析 |
| 4.4.4 整周定常计算流场相位不均匀度分析 |
| 4.5 整周流场小流量工况下失稳先兆位置分析 |
| 4.6 周向进口总压畸变对小流量工况流动影响的分析 |
| 4.6.1 周向进口总压畸变条件与均匀进口流场整周性能对比 |
| 4.6.2 周向进口总压畸变条件下各组工况进口速度比较 |
| 4.6.3 周向进口总压畸变条件下各组工况叶轮内部流场对比 |
| 4.7 本章小结 |
| 第五章 离心叶轮内部非定常流动分析 |
| 5.1 单叶片通道非定常数值计算方法 |
| 5.1.1 非定常计算设置 |
| 5.1.2 非定常计算收敛判断方法的研究 |
| 5.1.3 非定常计算加速计算的方法 |
| 5.2 单叶片通道非定常结果分析 |
| 5.2.1 单叶片通道非定常与单叶片通道定常性能比较 |
| 5.2.2 单叶片通道频域分析 |
| 5.3 整周非定常数值计算方法 |
| 5.3.1 整周非定常计算设置及收敛判断 |
| 5.3.2 整周定常与非定常计算结果性能比较 |
| 5.4 整周非定常流场分析 |
| 5.4.1 整周非定常流场不均匀性分析 |
| 5.4.2 整周非定常分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要工作与结论 |
| 6.2 本文创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文 |
（6）高速小尺寸离心压缩机级内非定常流动的数值研究（论文提纲范文）
| 0引言 |
| 1数值模型及网格划分 |
| 2计算结果及讨论 |
| 2.1设计点压缩机级内非定常流动 |
| 2.2近失速点压缩机级内非定常流动 |
| 3结论 |
（7）PCL803型离心压缩机叶轮结构参数影响分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 叶轮机械内部流动数值模拟发展历史 |
| 1.2.2 离心压缩机级内流动研究现状 |
| 1.3 技术路线 |
| 1.4 主要研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 PCL803型离心压缩机结构与性能参数分析 |
| 2.1 国产离心压缩机在西气东输的应用 |
| 2.2 西气东输PCL803型离心压缩机 |
| 2.3 PCL803型离心压缩机基本结构 |
| 2.3.1 叶轮 |
| 2.3.2 其他部件 |
| 2.4 离心压缩机的基本性能参数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 离心压缩机叶轮流场数值模拟理论 |
| 3.1 离心压缩机叶轮内部基本控制方程 |
| 3.1.1 质量守恒方程 |
| 3.1.2 动量守恒方程 |
| 3.1.3 能量守恒方程 |
| 3.1.4 状态方程 |
| 3.2 湍流模型选取 |
| 3.2.1 湍流基本方程 |
| 3.2.2 湍流数值模拟方法选取 |
| 3.3 近壁区求解方法确定 |
| 3.4 旋转和静止区域求解 |
| 3.5 离散方法的选取 |
| 3.6 离散格式确定 |
| 3.7 离散方程求解方法 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 叶轮内部流场数值模拟 |
| 4.1 FLUENT软件简介 |
| 4.1.1 FLUENT软件功能 |
| 4.1.2 FLUENT程序结构与求解 |
| 4.2 叶轮模型建立 |
| 4.3 划分网格 |
| 4.3.1 网格单元选择 |
| 4.3.2 网格单元划分 |
| 4.3.3 网格单元评定与网格无关性验证 |
| 4.4 FLUENT求解 |
| 4.4.1 确定计算模型与操作环境 |
| 4.4.2 计算结果的收敛性判断 |
| 4.4.3 计算结果输出和显示 |
| 4.5 离心压缩机叶轮实验 |
| 4.5.1 实验装置 |
| 4.5.2 测量仪器 |
| 4.5.3 数据采集及处理 |
| 4.6 数值模拟验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 叶轮结构对PCL803型离心压缩机性能的影响 |
| 5.1 叶片数对压缩机性能的影响 |
| 5.1.1 叶片数的确定 |
| 5.1.2 压比、多变效率对比 |
| 5.1.3 内部流场对比 |
| 5.2 叶片厚度对压缩机性能的影响 |
| 5.2.1 叶片厚度的确定 |
| 5.2.2 压比、多变效率对比 |
| 5.2.3 内部流场对比 |
| 5.3 叶片出口安装角对压缩机性能的影响 |
| 5.3.1 叶片出口安装角的确定 |
| 5.3.2 压比、多变效率对比 |
| 5.3.3 内部流场对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 PCL803型离心压缩机叶轮选型 |
| 6.1 优选叶轮 |
| 6.2 压比、多变效率对比 |
| 6.3 内部流场对比 |
| 6.4 经济性分析 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与建议 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 建议 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录1 PCL803型离心压缩机结构参数 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果 |
（9）大型离心压缩机半开式叶轮级内瞬态气动特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状与分析 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 数值模拟基本理论及离心压缩机计算模型建立 |
| 2.1 数值模拟基本理论 |
| 2.1.1 流动控制方程 |
| 2.1.2 湍流模型及其应用 |
| 2.1.3 基于有限体积方法的控制方程的离散 |
| 2.1.4 网格生成技术 |
| 2.2 研究对象 |
| 2.2.1 H1离心压缩机半开式叶轮级 |
| 2.2.2 H2离心压缩机半开式叶轮级 |
| 2.2.3 H2离心压缩机半开式叶轮级改型设计 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 H1离心压缩机半开式叶轮级内部流动分析 |
| 3.1 计算模型的建立 |
| 3.1.1 几何模型及网格建立 |
| 3.1.2 计算边界条件选取与设定 |
| 3.1.3 网格无关性验证 |
| 3.2 离心压缩机特性曲线的数值模拟 |
| 3.3 H1冬季工况的数值模拟 |
| 3.3.1 冬季工况计算条件的确定 |
| 3.3.2 冬季工况非定常计算的数值方法 |
| 3.3.3 冬季工况非定常计算结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 H1离心压缩机叶轮流固耦合分析 |
| 4.1 基于ANSYS CFX的内部流动数值分析 |
| 4.1.1 计算模型建立及边界条件定义 |
| 4.1.2 流体域计算结果及分析 |
| 4.2 H1离心压缩机叶轮静力学特性分析 |
| 4.2.1 计算模型建立及数值计算方法 |
| 4.2.2 固体域计算结果及分析 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 H2离心压缩机半开式叶轮级内部流动分析 |
| 5.1 H2机组原始设计与改型设计内部流动分析 |
| 5.1.1 计算模型建立与网格无关性验证 |
| 5.1.2 模型准确性验证 |
| 5.1.3 原始设计与改型设计定常计算分析 |
| 5.1.4 改型设计设计工况点与冬季工况点定常计算分析 |
| 5.2 离心压缩机的时序效应 |
| 5.2.1 模型建立及监测点设定 |
| 5.2.2 压缩机时序效应分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 结论及展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（10）煤化工离心压缩机失速现象的流场分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 压缩机失稳研究的历史及现状 |
| 1.2.1 旋转失速和喘振 |
| 1.2.2 旋转失速的理论研究 |
| 1.2.3 旋转失速数值模拟现状 |
| 1.3 论文的主要内容 |
| 第2章 压缩机及流体相关特性 |
| 2.1 离心压缩机内部结构及工作原理 |
| 2.2 流体力学基本方程 |
| 2.2.1 质量守恒方程 |
| 2.2.2 纳维-斯托克斯方程组(N-S方程) |
| 2.2.3 能量守恒方程及伯努利方程 |
| 2.2.4 旋转坐标系下求解相对速度的表达 |
| 2.3 流体的数值求解方法 |
| 2.3.1 空间离散 |
| 2.3.2 多重网格技术和时间积分 |
| 2.3.3 多阶Runge-Kutta法 |
| 2.3.4. 隐式残差光顺技术 |
| 2.4 流体相关特性 |
| 2.4.1 湍流模型 |
| 2.4.2 定常流动及不可压性 |
| 2.4.3 热传导和扩散 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 构建压缩机内部流场 |
| 3.1 FLUENT软件简介 |
| 3.2 计算模型构建 |
| 3.2.1 几何结构 |
| 3.2.2 模型参数选取 |
| 3.3 流场网格生成 |
| 3.3.1 FLUENT网格生成技术 |
| 3.3.2 计算网格生成 |
| 3.4 边界条件及初值条件设定 |
| 第4章 模拟结果分析 |
| 4.1 额定工况下流场分析 |
| 4.2 失速工况下流场分析 |
| 4.3 参数调节对失速现象的影响 |
| 4.3.1 入口处流量调节 |
| 4.3.2 旋转速度调节 |
| 4.4 失速和喘振现象的调节 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
四、离心压缩机级内三维粘性流动数值分析（论文参考文献）
- [1]压缩空气储能系统离心压缩机变工况特性及调节规律研究[D]. 郭文宾. 中国科学院大学(中国科学院工程热物理研究所), 2021(02)
- [2]超临界二氧化碳离心压缩机的性能优化研究[D]. 陈俊君. 华中科技大学, 2019(03)
- [3]混合制冷剂参数对离心压缩性能的影响研究[D]. 张梓洲. 兰州交通大学, 2019(04)
- [4]小流量离心式制冷压缩机流动机理及设计研究[D]. 朱德润. 北京建筑大学, 2017(02)
- [5]半开式离心叶轮小流量工况流动特性数值研究[D]. 邵栋. 上海交通大学, 2016(03)
- [6]高速小尺寸离心压缩机级内非定常流动的数值研究[J]. 马岩,席光. 风机技术, 2015(02)
- [7]PCL803型离心压缩机叶轮结构参数影响分析[D]. 皮艳慧. 西南石油大学, 2014(02)
- [8]轴流压气机级内三维粘性流动的数值模拟[J]. 高丽敏,陈璇,白莹,冯旭栋. 应用力学学报, 2013(04)
- [9]大型离心压缩机半开式叶轮级内瞬态气动特性研究[D]. 关亮. 大连理工大学, 2013(09)
- [10]煤化工离心压缩机失速现象的流场分析[D]. 袁辉. 华北电力大学, 2013(S2)