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軸流系列之軸流壓縮機一維中線設計模式

軸流壓縮機的設計


自1884年科學家成功實驗第一臺多級軸流壓氣機以來,人們對軸流壓氣機的研究已經超過百年。但是由于壓氣機內部復雜的流動,人們仍然對壓氣機內部的流動機理研究得不夠徹底。在一個軸流壓氣機轉子內部,端壁附面層的影響會使近端壁的流體流速小于勢流區。葉片排之間的泄漏流、角區分離、葉尖的間隙流使流動呈現強三維性;葉片排之間的相對轉動和分離渦會使流動隨時間變化。即使不考慮葉片排之間的互相影響,通道內的失速團也會使流動呈現非定常性和三維性。因此,設計壓氣機時應考慮壓氣機的三維性和非定常性,受當前的計算條件和理論水平的影響,并不能精確的模擬壓氣機通道內的流動,研究者們只能不斷改進設計以求得更精確的設計方法。

在1940年之前,研究人員一般采用葉素理論進行壓氣機葉片的設計,這是一種孤立的葉型設計方法。40年代至50年代,吳仲華提出了三元流理論,采用S1、S2兩類流面法進行壓氣機設計。1970年之后,Wennerstrom提出了準三維的設計方法,主要考慮了三維葉片的彎掠。而今,壓氣機設計已經進入了三維時代,主要的步驟為初始設計(一維設計)、通流設計、二維葉型設計、三維設計。

Turbotides中的軸流壓縮機設計模式







1. 設置設計模式


點擊菜單欄“求解器(Solver)”,選擇“求解模式(Solver Mode)”,然后選擇“設計(Design)”,選擇“流量求解器(Flow based solver)”,如下圖。
2. 運行設計向導

方式一:點擊菜單欄“工具(Tools)”,選擇“設計向導(Design Wizard)”。

方式二:點擊工具欄中設計向導圖標。
image.png
設置所有選項和參數,如上圖所示,點擊“下一步(Next)”。

等半徑選項:此選項為軸流壓氣機設計提供三種對齊方式。內徑對齊(Hub)、中徑對齊(Mid)、外徑對齊(Tip),此算例選擇“Mid”。

確定速度三角選項:此選項為確定基元級葉片排的入口,出口流動角。用戶可以根據葉片排的入口出口流動角、級反動度(Reaction)、流量系數(Flow coefficient)、功系數(Working coefficient)的已知情況,選擇對應的選項。此時選擇第一個選項。

設置所有選項和參數,如上圖所示,點擊“下一步(Next)”。



如果點擊“取消(Cancel)”按鈕,所有的輸入將會丟失,如果點擊“完成(Finish)”按鈕,程序將會按照下列2種選項之一處理 。

保存但不求解:此時求解器將不會運行。此項是默認選項,即使是因某些原因求解失敗,也以確保用戶所有輸入得到保存。

求解并匹配運行條件:迭代步驟將會匹配用戶指定運行條件。


注:為了更詳細設計軸流壓氣機,提供了更多的參數輸入接口。

(1)點擊頂級菜單“求解(Solver)”,選擇“求解設置(Solver Setting)”,彈出設計對話窗。選項卡“設置(Setting)”和上述設計設置一致。

(2)點擊選項卡“幾何(Geometry)”。對級數(Stage number)、設計參數(Design parameters)、葉片設計參數(Blade design parameters)設置。如下圖所示。

(3)點擊選項卡“模型(Model)”。對阻塞模型(Blockage Model)、滑移模型(Deviation Model)、攻角模型(Incidence Model)進行設置。如下圖所示。


    圖12 模型設置

文章分類: 資源中心技術資料
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