Eckardt叶轮数值计算.docx
- 文档编号:5979435
- 上传时间:2023-01-02
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:1.92MB
Eckardt叶轮数值计算.docx
《Eckardt叶轮数值计算.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《Eckardt叶轮数值计算.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
Eckardt叶轮数值计算
Eckardt叶轮数值计算
一、引言
二、研究方法
本文研究的叶轮为入口轴向进气,工质为理想气体,总温总压入口条件为Pt=1atm,Tt=288K,叶轮设计转速为14000rpm,设计流量为5.31Kg/s,设计压比为2.0。
叶顶间隙为前缘0.5mm,尾缘0.7mm,出口直径为400mm,叶片数为20。
数值计算选择cfx软件,指定网格数为60万,设置壁面y+为4,最终生成网格数为721160,最终网格如下图所示。
选择k-e湍流模型,设置总温总压入口,流量出口。
三、总体性能对比
3.1三个工况点性能对比
由下表可看出,在转速14000RPM下,三个流量点的压比和效率偏差均较大,且对比几何结构,
工况点
流量
总体性能
实验值
计算值
偏差
4.53
总压比
2.086
1.977
-5.22%
绝热效率
86.5
92.6
7.05%
5.31
总压比
2.094
1.949
-6.9%
绝热效率
88
92.7
5.36%
6.09
总压比
2.061
1.916
-7.03%
绝热效率
86.8
92.1
6.1%
3.2总压特性
在转速14000RPM的情况下,出口流量超过7.31kg/s后计算不能收敛,改用压力出口计算,出口静压从5000pa降低至-20000pa,出口流量只能到7.31174kg/s,即cfx计算的阻塞流量偏小,但同一流量点处流量出口和静压出口计算结果偏差较大,故只用流量出口的计算值绘制性能曲线。
四、流场细节对比
叶轮的子午流道,相关尺寸及测量面位置如下图和表格所示。
测量面
Ⅰ
0.08
Ⅱ
0.43
Ⅲ
0.59
Ⅳ
0.87
Ⅴ
1.01
4.1压力场分析
4.1.1叶轮流道内静压分布
下图为流道内压力场分布,cfx的静压为相对压力值,本文设置的参考压力为大气压,对比文献中的压力图,可知压力的范围及分布基本一致,在0.4~0.7倍叶片弦长方向,靠近轮盖和吸力面侧出现低压区。
4.1.2叶轮出口总压
下图为在M2工况点下,叶轮出口附近截面
绝对总压分布,对比M1工况下的实验数据,可知在吸力面和轮毂侧(A),压力面靠近轮盖侧(B)处存在高压区,在轮盖侧绝对总压均较低,从压力面到吸力面变化不是非常明显,使高压区B位置比实验数据稍微远离轮盖侧。
A
B
C
u
SS
PS
Hub
shroud
4.1.3机匣上静压分布
下图为设计点轮盖静压分布,对比实验数据,可以看出在轮盖上静压分布和幅值均与实验数据吻合,在吸力面入口区域存在低压区,由于此区域内发生流动分离。
u
SS
PS
4.1.4叶表静压分布
下图为设计点叶表静压分布曲线,可以看出叶轮前部负荷较小,后部负荷较大,在叶轮前部压力面上,沿叶片展向静压分布比实验叶轮略有变化,越接近轮盖静压越大,在吸力面的低压区域静压没有实验值小,计算叶轮载荷更均匀,由于模拟叶轮尾缘后掠,减小了叶片应力,在叶片尾缘负荷略低于实验数据。
4.2速度场分析
4.2.1流道内周向速度分布
下图为流道内周向速度分布,从图中可以看出,由于叶片表面流体同叶片无滑移同速转动,而有较高的周向速度;在叶轮后部压力面及轮盖侧存在高周向速度区;叶轮后部叶顶区域速度等值线较密集,即该区域叶轮周向速度梯度较大。
4.2.2流道内子午速度分布
由下图可以看出在叶轮后部轮盖侧子午速度明显减小,且速度等值线较为密集,此区域即为叶轮的尾迹区。
4.2.3各测量面子午速度分布
4.3二次流分析
下图为叶轮流道内的二次流分布,由于叶顶间隙的存在,在压差的驱动下使得气流从压力面向吸力面流动,形成叶顶泄漏二次流。
在叶片表面,由叶轮流道内静压分布图可以看出,叶片表面沿径向压力梯度较小,而通道内径向压力梯度明显大于叶片表面值,在离心力和径向压差作用下,在叶轮折转区流体出现径向流动趋势,形成叶表二次流。
叶顶泄漏二次流
吸力面叶表二次流
压力面叶表二次流
4.4尾迹区
下图为bladetoblade表面速度矢量图,可以明显的看出尾迹区开始位置及由于射流尾迹而造成能量损失,使得速度减小。
5熵分布
下图为叶轮流线方向各截面的熵分布,可以看出在叶轮后部由于尾迹区的存在而出现高熵区。
五、
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- Eckardt 叶轮 数值 计算
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)