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　　44工业互联网 2020 年第 21 期1 进气室流场分析1.1 结构改进及几何模型以 BCL700 型压缩机为研究对象，在进气室中加入导流叶片，入口流速小于 30m/s，入口风筒内径为800mm。建立无叶进气室和有叶进室两种结构模型，探索吸气蜗室内的导叶片对介质气流动性的影响规律。1.2 有限元模型及结果分析根据有导叶和无导叶两种几何模型建立 BCL 离心压缩机有限元模型，边界条件包括：定常计算及多重网格加速收敛，有导叶采用单通道网格模型；无导叶叶轮、扩压器采用全通道网格模型；湍流模型 S-A；入口边界条件：总压 (3.2MPa)、总温 (293K)；出口边界条件：出口给定质量流量为经换算后的 ...

　　44工业互联网 2020 年第 21 期1 进气室流场分析1.1 结构改进及几何模型以 BCL700 型压缩机为研究对象，在进气室中加入导流叶片，入口流速小于 30m/s，入口风筒内径为800mm。建立无叶进气室和有叶进室两种结构模型，探索吸气蜗室内的导叶片对介质气流动性的影响规律。1.2 有限元模型及结果分析根据有导叶和无导叶两种几何模型建立 BCL 离心压缩机有限元模型，边界条件包括：定常计算及多重网格加速收敛，有导叶采用单通道网格模型；无导叶叶轮、扩压器采用全通道网格模型；湍流模型 S-A；入口边界条件：总压 (3.2MPa)、总温 (293K)；出口边界条件：出口给定质量流量为经换算后的 100% 流量：43.7kg/s；忽略轮阻损失以及密封的影响；固壁绝热无滑移。吸气室风筒附近的子午面速度矢量图如图 1 所示，其中，图 1(a)为原版吸气室，收敛处弯道出口有明显分离，图 1(b) 为加导叶吸气室，收敛处弯道出口分离明显减弱，但仍存在小范围的低速区。图 2 为全通道吸气室出口截面的静压云图，可以明显看出加导叶后流场的均匀性变得更好。(a) 原版吸气室 (b) 加导叶吸气室图 1 子午面速度矢量图(a) 原版吸气室 (b) 加导叶吸气室图 2 吸气室出口截面的静压云图通过轴向进气，叶轮入口到扩压器出口的可变效率均为 87%。原版吸气室的级多变效率下降 5.2%，不加导叶的吸气室的效率降 3.2%、3.5% 和 3.1%。加入导叶后，总压力损失系数增加，导叶的效率降到 3.2%。经优化叶型后，效率降仅为 2.3%。模拟结果表明：收敛通道的位置和长度对吸气室的效率降有很大影响，收敛通道的宽度和转弯半径对吸气室效率将有影响，眉板形状的影响不大。经过叶型优化后，效率提高 3%，加导叶比不加导叶效率提高很大。因此进气室加导叶能够显著提高压缩机的整体多变效率。2 进气室流场分析 2.1 排气室的模型网格利用 CFD 软件进行计算分析，采用 Autogrid 进行叶轮网格划分，IGG 进行出口蜗壳网格划分，考虑蜗壳非周期性影响，对照组的叶轮采用全通道网格，新设计方案采用单通道网格。利用 FINE/EURANUS 求解器进行求解。叶轮及出口蜗室网格模型图及计算域如图 3 所示。计算边界条件：选取 EOR 工况 100% 点，按照马赫数(Ma=0.17) 和流量系数 ( 1 =0.0384) 相等原则换算为常温常压进行计算。 (a) 对照组网格模型 (b) 新设计网格模型图 3 对照组与新设计网格模型本文进行的计算是在 NUMECA 的 Fine TM /Turbo 模块上进行的，具体如下：叶轮加出口蜗壳和叶轮加回流器的计算。使用定常计算，叶轮全通道，蜗壳全通道，多重网格加速收敛；湍流模型使用 S-A；工质设定为理想空气；入口边界条件设定为总压 98100Pa、总温293K、轴向进气；出口给定质量流量和初始压力为质BCL 离心压缩机流场分析及结构优化李 琦1 铁 源 2 任朝晖 1（1东北大学机械工程与自动化学院 辽宁 沈阳 110819； 2沈阳鼓风机集团股份有限公司 辽宁 沈阳 110000）摘 要： 针对离心压缩机内部流动不均匀，压缩机整体效率低等问题。本文对BLC离心压缩机结构及流场进行分析，优化压缩机的流道设计，做出以下两点改进：进气室增加导流叶片；出口蜗室改进为回流器。在提高压缩机整机的做工效率的基础上，利用有限元方法对进气室和排气蜗室的流场进行仿真分析，通过对比改进前后的仿真结果表明改进后的压缩机有效地提高了整机多变效率。关键词： BLC离心压缩机；流场；有限元分析

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