研究文章|开放获取
壮族高,黄Weiguang Tianhua郑Kang杨Haosen杨、曹云, ”实验和数值调查大幅扩展的离心式压缩机叶片扩压器使用蒸汽注入”,旋转机械的国际期刊, 卷。2017年, 文章的ID9159516, 16 页面, 2017年。 https://doi.org/10.1155/2017/9159516
实验和数值调查大幅扩展的离心式压缩机叶片扩压器使用蒸汽注入
文摘
介绍了第一个报告大幅扩展与蒸汽注入通过实验和数值模拟。实验部分涵盖了测试设备、仪表、和prestall模式比较有和没有蒸汽注入。发现增加扩展不是比例注入蒸汽。存在一个上界上面恶化。注入的不到1%的设计的质量流量可以提高利润率带来超过10%。测试结果还表明,注汽不仅抑制了prestall波,但也变化prestall模式和旅行的方向。以90%的速度、注入改变了prestall模式从高峰到模态,而在80%的速度,提出了行波变得落后。通过数值模拟、位置和数量的注射器注入气体的温度和分子量,探索他们的修改影响利润率。类似于测试结果,存在一个上界的蒸汽注入。流场的调查表明,这一定是由早期的触发流崩溃由于注入蒸汽的类似于叶尖泄漏流泄漏引起的尖峰停滞在轴向压缩器。
1。介绍
压缩机流量不稳定可能发生如果流体减少低于一定的限制。旋转失速和激增是气动不稳定,发生在两轴流式和离心式压缩机1- - - - - -24]。激增,然而,可能会导致严重的振动和损伤压缩机单位和降低效率。尽管许多研究发表在公开文献这两个现象,飙升的预测和控制仍然是远离工业应用的要求。在大多数情况下,这只能通过案件,因为它取决于设计。
叶轮与叶片扩压器,大多数研究属性旋转失速和飙升的入射角的增加在低流量;然而,Spakovszky [2]指出,无叶片的空间只是在叶片扩压器前的根源在NASA CC3压气机旋转失速。Schleer et al。3)测量了叶尖间隙涡的轨迹在不同流速和得出结论,叶尖间隙涡引起的发端。最近,研究人员从汉诺威卡门研究所和大学的4)注意到蜗壳的影响性能和不稳定。
控制一个离心式压缩机旋转失速和激增,各种设计特点进行了调查:自循环装置(13),可变进气导流叶片(VIGV),可调叶片扩压器叶片,移植裹尸布(15),槽扩散器(16),空气喷射,或出血8]。
分析prestall,摊位《盗梦空间》,充分发展停滞的一代去探索它们之间的相互关系,然后被应用于预警和失速控制系统的设计。实验探索压缩机prestall或失速《盗梦空间》通常涉及几个传感器不稳定压力记录分布式压在一个或多个轴向位置。轴流压缩机的压力传感器设置通常是在转子上面的套管20.)而设置离心式压缩机有时会被认为是在转子和扩散器告诉失速初始位置(24]。压力信号应该跟踪当压缩机压制停滞。prestall的定义、失速《盗梦空间》和充分发展停滞(某些情况下)激增中描述显然是(20.)和可以理解的压力扰动的大小显示大相对平静。Tryfonidis et al。20.)还表示,旋转失速的影响的《盗梦空间》机制。
摊位波旅行通常报道积极的转子方向的轴流式压缩机一样,但在离心压缩机,负面旅游摊位波也报道。此外,两种类型的摊位,模态失速和特殊摊位,根据失速长度范围定义的。这个长度尺度研究的理论背景,各种控制方法是对不同长度尺度摊位。几种方法进行分析压痕压力扰动。Tryfonidis et al。20.)空间傅里叶分解为失速初始区域开发与PSD分析行波能量。在过去的几十年中,小波方法也很快发展为进一步理解的物理机制导致停滞不前,但结果是敏感参数的选择。
综上所述,研究离心压缩机流量不稳定仍不够充分的理解和控制旋转和激增。
最近,污染物排放的严格要求,中国政府鼓励分布式能源系统,特别是结合冷却,加热,和电力(燃气热电冷联产)系统中,组件是一个燃气轮机的关键。考虑到人口大多数中国城市的居民区,人们已经发现,2兆瓦的燃气轮机输出电平燃气热电冷联产系统最适合。在这个功率,燃气轮机效率远低于那些用于发电厂。一般来说,小型燃气轮机总是一起使用余热锅炉(热回收蒸汽发生器),冬天可以提供加热和冷却与吸收式制冷机在夏天。
然而,在中国的大部分地区,几乎没有需求在过渡季节空调制冷与制热,这意味着必须关闭燃气轮机由于其简单的循环效率低。
有了这样的背景,作者打算提高输出功率和效率通过再注入蒸汽的余热锅炉。然而,为了实现这一目标,压气机喘振线必须搬到左边由于增加背压蒸汽注入造成的。这时,一个问题出现了:我们可以用功率提高蒸汽的一部分增加的利润不使用外部空气供应?
当前论文报告相关的实验结果对叶轮和叶片扩压器。论文的结构可以总结如下。中提供了一个简要介绍部分1。测试设备、实验过程和数据采集部分中所示2。蒸汽喷射特性的影响在不同的旋转速度在舞台上性能和增加范围进行了讨论3。Prestall模式之间进行分析和比较坚实的套管和注蒸汽的部分之一5。数值模型,压缩机性能、增加保证金和扩压器进口气流角的变化与蒸汽质量流量调查使用相同的配置作为测试设备。流的物理冲击增强部分中讨论6。部分7涵盖了注入气体性质的影响,详细喷油器配置等等。结论和承认在过去的两个部分。
2。测试设备和仪器
2.1。测试设备
实验在500千瓦直流电机驱动试验台陕西鼓风机产品实验室公司。图1显示了测试设备的布局示意图。
环境空气通过空气过滤器和吸入管通过流喷嘴测量流量。沉降室用于降低气流速度,使叶轮的流动更加均匀。测试区后,压缩空气排放到大气中。质量流量可以调节两个阀门。测试部分的横截面图所示2。
测试叶轮按比例缩小0.5倍减少电力消耗,这样就可以将现场的电机驱动。按比例缩小的版本,主要设计参数表1。
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
在目前的测试中,压缩机在60%,70%,80%,和90%的设计速度,减少潜在的风险激增破坏速度100%。八蒸汽喷射器安装在叶轮之间的提示和扩散前缘。十六个空气出血孔由径向空气通道和轴向通道用于叶轮的喉咙出血,结果中未涉及当前的纸。
收集器后扩散器有一个恒定的横截面积选择4次叶片扩压器出口的喉咙区域消除不对称影响上游组件。
2.2。仪表
压缩机性能评估通过测量静态压力和温度在叶轮的进口和出口收集器使用压力传感器的罗斯蒙特工程有限公司流喷嘴(如图1)是用来测量质量流量根据周围环境的压力和温度。五孔眼镜蛇探测器和一个热电偶用于测量总在叶轮出口压力和温度()。
的不稳定压力测量,31日Kulite传感器。六人统一安装叶轮前的5毫米前缘如图2。23人安装在出风口前缘,扩散器通道内扩散的喉咙,记录数据变化而调节压力。左边两个是安装在排气总管。除了23不稳定传感器,20稳定压力阀门由图中所示的椭圆圈3在一个频道找到压力等高线变化与流量的减少。
其他两个传感器安装在收集器套管研究收集器内的流动行为。照片没有裹尸布的试验装置如图4显示的位置Kulite扩散器的传感器。
在测试期间,两个节流阀门完全打开在每个速度稳定操作线。然后,他们逐渐压制到压缩机激增。对于每个速度线,至少六个操作点是测量。每一点,所有的非定常压力数据获取和存储至少20秒。毕竟六性能数据测量,两个阀门是开了一个小的压缩机操作在最近的稳定点;然后,阀门进行节流逐步推动压缩机飙升;经过几个周期,阀门迅速打开100%为了把压缩机的激增。不稳定压力数据通过这个过程来分析获得了所有摊位/前体和病理。采样频率的31个传感器被选为50千赫频率以避免别名,并提供足够的时间分辨率。
3所示。注蒸汽对性能的影响和扩展
基于组件的分析稳定性(24),积累了裹尸布边分离由于离心和科里奥利力,和积极的结果从Skoch8),八个喷油器均匀安装在裹尸布端位于叶轮出口和扩散器的中间前缘减少叶轮和扩压器相互交互。位置和提示的喷射器设计利用康达流效应(18)如图5。
仅为压缩机测试设备,从电热锅炉生成注入蒸汽。最大的蒸汽质量流量是200公斤/小时。在目前的实验中,蒸汽压力作为6条的限制使用电锅炉和余热锅炉使用这个数字应该更高。
叶轮转速不变,注入的蒸汽质量流量增加,保存在几个不同的流量调查影响增加利润率。在每个蒸汽流量、阀门逐渐压制找到流量激增。在这篇文章中,提高利润率飙升(SMI)被定义为,在这和和不使用蒸汽喷射流量激增,分别。
变化的重度低于80%和90%设计转速的六种不同的蒸汽流速(我:0.521 g / s, 2: 1.042 g / s,第三:2.083 g / s, 4: 3.125 g / s, V: 4.167 g / s,和VI: 5.208 g / s)在图所示6。
在图6,它显然是观察到的趋势这两个不同的旋转速度是不同的特别是在高蒸汽流量。为符合,有一个最佳蒸汽流量激增的扩展是最大化。这一趋势是保持相同除了第一点。这一点,0.15%设计质量流率可以提高利润率飙升了11%。这种效果是一样的第五个点的质量流率是七倍的第一点。奇怪的现象是,增兵边缘扩展随注入蒸汽质量流量增加而降低。这意味着传统的解释基于气流角可能不是正确的《盗梦空间》的离心式压缩机或至少压缩机。节中给出了详细的解释4从不同的摊位模式所表现出的不同趋势80%和90%的速度。
检查测试数据后,发现蒸汽注入带来损失压力比和效率,如图7。阶段效率被定义为以下方程:
(一)压力损失与注汽阶段指数
(b)阶段效率损失和蒸汽喷射指数
即使有相同的蒸汽流量,损失大大偏离。例如,对于该指数等于5(流量:4.167 g / s),损失在μ= 0.96μ= 1.08的8倍。另一个有趣的现象是,好重度点总是配合好损失的。上述现象的数据所示6和7在不同的环境条件是可重复的测试三天。
4所示。Prestall模式和增长特征
4.1。不稳定压力的痕迹
压力痕迹80%和90%有或没有蒸汽注入位于不同流向位置(叶轮入口,semivaneless扩散,扩散器的喉咙,和扩散midpassage)在摊位前斜坡给出数据8(一个)- - - - - -8 (d)。
(一)90%没有注汽速度
(b) 90%与120公斤/小时注汽速度
(c) 80%没有注汽速度
(d) 80%速度60公斤/小时蒸汽注入
在图8,观察prestall波在扩散器的喉咙这意味着明显占主导地位的模式这是扩散模式。因此,下面的研究集中在扩散器。与注射压力扰动的大小是相同的层次上,没有注入。此外,一个有趣的发现是,prestall模式甚至从高峰的模态类型,如图8 (b)90%转速与蒸汽的存在。它可以解释说,注入流在裹尸布增加系统阻尼导致prestall模式的变化从短波(峰值)长波(模态)。而不是流动注射在当前纸,端壁流出血中心方面也会产生类似的效果如图所示Spakovszky和Roduner [5在涡轮增压器压缩机)。
仔细查看,也可以看到注蒸汽后的压力振荡阻尼飙升(时间= 0)发生通过比较波部分的黑色圆与同一段注入。值得注意的是,飙升后,叶轮入口痕迹的压力比其他地方更少的暴力行为或与蒸汽喷射在相同的位置。这也表明,增加根来自于扩散区。阻尼压力扰动振幅可以减少增加强度。
这也可以解释在图所示的奇怪的现象6最大的提高利润率飙升速度最小的喷射流在90%而提高利润率在80%速度飙升线与蒸汽流量的数量逐渐增加。这意味着,在90%的攻击速度,prestall波是一个高峰,是非线性的。增加蒸汽喷射,prestall波从峰值变化模态线性长波。以80%速度线,prestall波总是线性模态波。
4.2。行波能量Prestall行为的分析
行波能量法分析prestall波频率和方向。的- - -设在TWE光谱图中描述9被革命转子和转子频率规范化(N意味着一转子1 x频率在后面的描述),分别。进一步分析这种prestall活动,压力信号分解为空间傅里叶谐波。对于每一个谐波,然后计算功率谱的演变。绘制光谱的区别是积极和消极的频率谱的复杂空间傅里叶系数。高峰和低谷因此代表向前(转子革命方向)和向后(对转子革命方向)旅行波所描述的Tryfonidis et al。20.]。在数据9和10,时间分配指数等于零的充分发展停滞(浪涌)。
图9显示的是没有蒸汽注入90% TWE结果。叶轮旋转频率是1 N显然是显示。0.3 N频率是第一个失速频率新兴相比相对较高的质量流率的增加,和0.13 N,出现在第三频率谐波激增是第二个摊位前。1日的0.3 N频率谐波频率和模式显然是占主导地位的飙升之前,和0.13 N频率失速先兆在第三模式主导。两个摊位前体前进的方向。
然而,随着120公斤/小时注汽,0.3 N频率压制,几乎看不见。0.13 N频率控制所有其他谐波如图10和11。在图11,由于同相或不变的阶段特征4压力痕迹在不同周向角度,作者声称这些圆周区域是由一个细胞停滞。这意味着,注蒸汽后,存在一个大的停滞细胞移动叶轮旋转方向速度的比率为13%。
80% TWE结果/没有蒸汽喷射,结果是相似的。0.22 N频率是第一波新兴停滞在相对较高的质量流率和0.13 N之前出现在第二次谐波。唯一的区别和奇怪的事情是0.13 N的prestall模态波传播方向变化从向前(旋转方向)向后(对旋转方向)。这种现象可以通过列出所有观察到的周向不稳定压力痕迹在圆周方向如图12。这进一步复杂场景和也从未报道过在公共场合引用。同样,如图11,图12也预示着一个摊位细胞注入蒸汽对叶轮旋转方向缓慢移动,但大小超过90%的情况下。
详细的注汽量的影响(0公斤/ h, 30公斤/小时,60公斤/ h,和120公斤/小时)prestall模式活动以两种不同的旋转速度(80%和90%)在semivaneless空间图进行了总结13。0.22 N含量在80%的攻击速度,只有存在0公斤/小时和在其他情况下被压抑了。喷射流的增加,prestall波的振幅逐渐衰减。速度90%,原始的频率0.3 N prestall波从0.3下降0.23 N, 120公斤/小时。150公斤/小时注入流(图中没有显示),这些内容是完全抑制。从图,不同模式间非线性耦合可以很容易地发现这意味着一个模式总是来自其他谐波看到相同的频率存在于不同的模式。它可以观察到,30公斤/小时注射抑制了几乎所有的prestall模式相对于其他大量的注射。进一步,如果更多的蒸汽注入一些更高的模式可以进一步阻尼,但不是很明显。这些观察结果与测试结果如图6。
4.3。讨论实验结果
根据蒸汽质量(过热/饱和)、喷嘴参数(位置/数字/角度),和其他因素,有很多事情发生在蒸汽注入流路径。这些事情如下:(一)注入蒸汽的流动路径影响流动的性质,特别是在改变气体常数,θ,和伽马。这最后扩散器的操作特征变化。(b)根据蒸汽和空气之间的温差,两种液体之间的传热效果影响扩散通过改变入射角的速度矢量。(c)不同非均匀温度在圆周和轴向方向改变了当地修正速度和纠正流使扩散的不同部分不同进气道流条件下工作。(d)蒸汽注入可以增强流动动量流的裹尸布附近后,分离总是存在,扩散器延迟流动分离,提高稳定性。(e)在亚音速扩压器进气条件下,注蒸汽也可以在叶轮的性能有一定的影响,也可能是有益的稳定。
为了回答上述问题,数值模拟,进行了详细的流场分析。
5。数值计算程序
完整的环数值网格与叶轮网状,注射器,叶片扩压器和蜗壳。与六面体结构网格是刀片中心多次拉丝。定子和转子网格ATM优化拓扑是专有的阻断策略获取高质量的网格。网格是由细的高梯度地区预计在流道。分析中使用的3 d计算网格图所示14。网格在边界层精制,以确保Y +范围从30到40,总网格数约为520万,和网格密度网格独立性检查每个组件在表2。
|
||||||||||||||||||||
(一)转子啮合的细节
(b)定子啮合的细节
(c)注入网的细节
(d)螺旋网的细节
的湍流模型与一个可伸缩的墙函数被选中。总压和总温度入口边界条件用于转子进口,质量流出口边界条件是在扩散器出口,和第二个喷油器入口质量流量入口的定义。领域解决了转子在旋转坐标系与转速为30780 rpm。转子域和注射域交换混合平面界面边界条件。下游一侧被当作一个入口与平均流属性定义的边界条件在叶轮出口。上游叶轮一侧可被视为一个出口面临出口水流条件是扩散器所提供的输入流。这种情况被认为是聚集在RMS和TTE (total-to-total效率)的变化在3%。
压缩机性能评估通过测量静态压力和温度在叶轮的进口和出口气体收集器的使用压力传感器从罗斯蒙特工程有限公司有限公司流喷嘴被用来测量质量流量根据周围环境的压力和温度。五孔眼镜蛇调查与thermoresistor用来测量总压强和温度是在叶轮出口。
图15介绍了对比计算和测量压缩机的特点120公斤/小时注蒸汽没有注汽速度90%,绘制了TTPR和TTE的扩散器出口质量流量的函数修正海平面总压强和温度;窒息的限制和波动极限帧操作范围两端的横坐标。CFD的预测和实验数据与蒸汽喷射延长了稳定的流量范围,而5%左右下降压力比和效率被观察到在压缩机蒸汽注入技术。
实验和计算数据之间的整体协议是合理的。仿真特性表示压力上升和更高的效率高于观察实验。压力比和效率之间的差异测量和CFD计算可能归因于湍流模型。完整的流道模型情况下的模拟,湍流模型被选为了获得收敛的计算。然而,一些损失可能被忽略和压缩机性能得到了改进。
6。大幅增强机制与蒸汽注入
为了清楚地识别的影响注蒸汽叶轮与叶片扩压器的单个组件阶段分别进行了研究。叶轮效率和总压恢复系数(Cp)的叶片扩压器基于CFD结果被用来描述叶轮和扩压器的性能。计算结果与不同的汽流率在同一操作点如图16。每个曲线是由20个不同的跨站从中心到裹尸布,从0.0到1.0。因此,扩散器可以分解到20小扩散段和他们每个人在自己的工作状态。结果表明,叶轮效率在不同的注入蒸汽流量保持不变,这意味着注入蒸汽几乎不影响叶轮的性能。
然而,裹尸布边附近的扩散Cp显示与注入蒸汽大量增加,而Cp的变化从中心到80%叶片高度要小得多。扩散器Cp值变化明显的蒸汽流量从30公斤/小时增加到120公斤/小时。
从上面观察趋势,推测可以达到叶片扩压器的主要组件,它影响到稳定阶段。
扩压器进口绝对速度流角的趋势在不同的操作条件和不同流量绘制在图注蒸汽17。在0 - 0.8跨度分析,通过压缩机的质量流率降低窒息飙升,平均绝对流动角扩压器进口减少。在相同的操作条件下,气流角增加蒸汽注入后。它还可以增加速度流角在同一操作条件,提高利润率飙升。压气机喘振发生时气流角达到约24.5不同注汽流量条件下除了200公斤/ h,压气机喘振的发生在更大的流量。因此,大幅提高利润率没有蒸汽流量的比例。在某些情况下,大型蒸汽喷射率飙升提高利润率低于小蒸汽注入。这种现象可以解释在0.8 - 1周期分析。注汽速度可以减少气流角在相同的操作条件和流动结构恶化。气流角达到临界速度值在200公斤/小时注蒸汽条件下。 Therefore, surge occurred earlier when steam flow rate was 200 kg/h. This could be attributed to the excessively small velocity flow angle in 0.8–1 span and will be explained in the following section.
(一)0(中心)-0.8跨度平均气流角
0.8 (b) 1(裹尸布)跨越平均气流角
绝对的速度在扩压器进口气流角为0.9跨不同的蒸汽喷射率是相对于周边方向图绘制18。八蒸汽喷射器统一安装的上游23扩散叶片。圆周方向的相对位置也显示在图。在当前情况下,蒸汽注入叶轮旋转方向相反。因此,注蒸汽的直接影响是降低高跨地区和圆周速度增加8喷油器的气流角的位置。然而,图18还表示,气流角突然降低,流体通过一个注射器相邻下游叶片。
如果蒸汽喷射器坐落在两个相邻的扩压器叶片边缘方向,气流角突然增加蒸汽喷射器和气流角后减少过度这背后的邻国扩散叶片喷射器。如果蒸汽喷射器位于接近出风口叶片或恰逢θ方向由于奇数的叶片扩压器叶片,在注汽流角增加难以理解地位置,当气流角略有下降,这背后的邻国扩散叶片喷射器。一般来说,随着注汽流量从0公斤/小时提高到200公斤/ h,蒸汽喷射器的气流角位置大大增加,而这背后的气流角在邻近的扩压器叶片喷射器过度下降。
详细的流动结构和流动机制研究解释上面讨论的气流角的特点。图19介绍了速度矢量场比较90%跨在扩散器入口区域包括两个特定的蒸汽喷射器及其下游邻国扩散叶片数值增加点0公斤/ h和200公斤/小时蒸汽注入。在红圈表示,注入蒸汽对叶轮的方向旋转,圆周速度降低了,因此扩散器入口气流角在高跨地区增加。注蒸汽导致简化转向叶片通道,和将波及相邻叶片前缘流动,从而引起系统不稳定。然而,简化流入下一个下游叶片通道,而不是当前受到邻国扩散叶片的影响。这是气流角减少过度的主要原因在邻近的扩压器叶片后面一个喷射器,定位和分离或堵塞喷嘴扩散通道可能观察到的行为负责。这非常类似于轴流式压缩机中找到。
找出影响注汽流角,圆周速度和径向速度和标准化的跨位置的扩散器入口主要流量为2.8公斤/ s如图20.,分别。一般来说,大型注塑质量流量对速度产生较强的影响。但并不影响线性跨度的位置。的变化仅限于高跨度空间由于康达效应,和一个统一的吗获得了不同注入流量低于0.5,而减少附近的裹尸布,增加中心附近。这是因为主流量,这是直接相关的将一个常数值。如果通过高质量跨越空间减少,质量通过低跨空间必须维持一个恒定的质量流量增加。的耦合影响和增加的气流角低跨度和减少高跨度。
然而,这不能解释为什么有一个交叉点流的角度和标准化的跨位置的扩散器入口注汽速度在不同的条件下,如图21。作者认为,应该由康达效应引起的这意味着附加径向跨度将保持不变无论注射质量流量的变化。
7所示。热物理性质的影响
7.1。分子量
研究材料的影响,三个理想气体选择:蒸汽(),N2(),有限公司2()。消除其他因素的影响,作者保持势头注入气体常数。相关注入气体属性表3。
|
||||||||||||||||||||||||||||
图22比较了液流角从中心到裹尸布。可以观察到轻微的差异。结果表明,扩压器进口气流角减少从中心到裹尸布。光气体可以减少0.87 - 1跨越气流角和增强它在0 - 0.87,增加跨平均气流角。
图23说明了体积分数从中心到裹尸布在同一半径从子午面获得的喷油器。质量流量在表4和体积分数图23表明质量流量越大,注入体积分数越大。
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.2。温度和传热
图24比较了液流角从中心到裹尸布。结果表明,扩压器进口气流角减少从中心到裹尸布。气体温度越高可以减少0.87 - 1跨越气流角和增强它在0 - 0.87跨度,从而增加跨度平均气流角。
图25描述了体积分数从中心到裹尸布在同一半径从子午面获得的喷油器。这表明质量流量越大,体积分数越小。
体积流量的主导因素,改变气流角的比较可以得出上述质量和体积流量的影响。因此,动量注入相同的,更高的温度或小分子量气体既能提高扩压器进口气流角和延长压缩机稳定运行范围。例如,如果注入气体温度高于空气温度,然后它会加热空气,因为它扩大,从而增加径向速度附近的裹尸布。
7.3。非对称和对称喷嘴,空气出血,和空气再循环
正如上面所讨论的,喷油器位置会影响显著的下游流型喷油器。为了找出影响增强,8例不对称分布的注射器和23个喷油器均匀分布模拟。和代表波动极限下的效率差异率和平均流量的变化率在进口的角度扩散叶片空间的情况下没有注射相比,分别。结果表明,喷嘴位置的变化并不能提高增强与前者相比的情况下,和效率明显降低被捕的情况下23喷油器。
最后,空气出血和空气再循环测试,如图26。空气出血从管道安装在每个叶片通道的喉咙被排放到环境或注入的扩散器无叶片的空间。出血总空气质量流量将是30公斤/ h。空气再循环流是由叶片的喉咙和无叶片的空间之间的压差,测量约135公斤/小时。但是重度只有约1/3的注蒸汽的情况下。这表明空气出血配置提高效率的稳定性增加,而注入的配置降低。但是困惑,空气再循环,可视为出血,注入的结合,降低了利润率明显激增。积极影响液流角,空气再循环,总是显示增加的利润;然而,在这种情况下它是失败的。出血的原因可能是复杂的流管影响模拟的收敛。
8。结论
详细的离心式压缩机叶片扩压器进行了分析通过实验和数值方法。在比较稳定的CFD结果和不稳定的测试数据,可以作出一些结论如下:(一)蒸汽喷射证明是一种有效的方法来提高阶段的稳定性。0.3%的压缩机设计的蒸汽质量流量可以提高利润率飙升逾9.0%,报1.08μ=。在每个速度线,有一个最佳蒸汽流量。(b)蒸汽喷射改变失速先兆的类型从高峰到模态波速度90%。此外,它改变了失速细胞旅行方向向前,向后速度80%。(c)效率和压力定量降低蒸汽注入。(d)压气机喘振的根本原因是在扩散器入口气流角,和增加保证金可以改善通过减少在扩压器进口安装角。(e)在同一势头注入,温度较高或较轻的气体可以增加扩散器入口气流角和延长压缩机稳定运行范围。(f)8不对称的注射器和23个压痕对称的喷油器进行越来越平等的增强与正常配置相比,分别。明显减少23-injector效率发生的情况下,表现出更多的压力损失。出血增加的空气稳定性和效率。但空气回注有负面影响的。(g)传统的流动不稳定性理论基于发病率引起流动分离仍然可以申请叶片扩压器通过查看其顺翼展方向的分布。(h)对称的注射器比不对称的情况下从重度。(我)注蒸汽比简单的喉咙出血更有效重度区域或再循环,但会导致效率下降。
命名法
| 压力(kPa) | |
| 轴向宽度(毫米) | |
| 半径(毫米) | |
| : | 采样频率(赫兹) |
| 体积流率(m3/秒) | |
| 温度(K) | |
| 绝对速度(米/秒) | |
| 相对速度(米/秒) | |
| 叶轮圆周速度(米/秒) | |
| 叶轮转速(rpm) | |
| 叶片数(-) | |
| TWE: | 行波能量。 |
| 绝对流动角从切线方向 | |
| 桨叶角从切线方向 | |
| 流量系数定义为 | |
| 压力系数定义为上升 | |
| 密度。 |
| 0: | 舞台入口 |
| 1: | 叶轮入口 |
| 2: | 叶轮出口/叶片扩压器进口 |
| 3: | 叶片扩压器出口 |
| 4: | 收集器出口 |
| 半径方向 | |
| 切向方向 | |
| 大气条件。 |
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这个项目是由中国国家自然科学基金支持下拨款51306199和51306199号。作者要感谢评论和讨论由科林·罗杰斯测试设备的设计。
引用
- e·格莱策介绍说,“抽水系统的稳定性。”ASME流体工程杂志》上,卷103,不。11日,第242 - 193页,1981年。视图:谷歌学术搜索
- z s Spakovszky“落后在离心式压缩机旋转失速的波浪,旅行”涡轮机械杂志,卷126,不。1、1 - 12,2004页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- m . Schleer s . j .歌曲,r . s . Abhari”间隙影响离心式压缩机出现不稳定,”涡轮机械杂志,卷130,不。第三条ID 031002、11页,2008。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- d·哈格尔施泰因k . Hillewaert r . a Van Den Braembussche, a . Engeda r . Keiper和m . Rautenberg”实验和数值离心式压缩机蜗壳流的调查,“涡轮机械杂志,卷122,不。1,22-31,2000页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- z s Spakovszky和c·h·Roduner飙升和模态摊位《盗梦空间》在一个先进的涡轮增压器离心压缩机,”涡轮机械杂志,卷131,不。第三条ID 031012, 2009。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- h . Tsurusaki t .木下光男,“流控制径向无叶片的旋转失速的扩散,”流体工程学报,ASME的事务,卷123,不。2、281 - 286年,2001页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- 耿黄w . s . j .朱,h .张”数值模拟离心式压缩机旋转失速的叶片扩压器,”热科学杂志》,16卷,不。2、115 - 120年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- g . j . Skoch“扩散的实验调查中心注入提高离心压缩机稳定,”涡轮机械杂志,卷127,不。1,第117 - 107页,2005。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- t . t . Hirano田和h . Tsujita”控制激增离心式压缩机通过喷嘴喷射系统:普遍性的最优位置注入喷嘴,”旋转机械的国际期刊ID 259293条,卷。2012年,8页,2012。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- c .高c .顾t . Wang和b .杨”,分析几何图形的旋转失速的影响与小波神经网络,无叶片的扩散器”旋转机械的国际期刊文章ID 76476卷,2007年,2007年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- k . b . Abidogun”无叶片的扩散器几何图形对旋转失速的影响。”《推进和权力,22卷,不。3、542 - 549年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- x太阳,d .太阳,w . Yu”模型来预测摊位《盗梦空间》的跨声速轴流风机/压缩机,”中国航空杂志,24卷,不。6,687 - 700年,2011页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- f·b·费舍尔“宽增强设备映射到涡轮增压器压缩机的应用阶段,“SAE255纸没有。8809794。能力提升:轻型、中型和重型发动机。sp - 780, 1989。视图:谷歌学术搜索
- m·维尔纳·r·巴尔p Haluska et al .,“双向流量测量基于飙升的压差方法分析在一个小型的离心式压缩机,机械工程师学会学报的一部分。”电力和能源》杂志上,涡轮增压器和涡轮增压的特殊问题,2016年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- 答:斯坦、美国Niazi和l . n . Sankar“失速和分离控制的计算分析离心压缩机,”《推进和权力,16卷,不。1,第71 - 65页,2000。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- c高,c .顾t·王,杨,“被动控制无叶片的旋转失速的扩散与径向槽:详细的数值研究,”诉讼油田2009版ASME涡轮增压世博会,页1225 - 1232,奥兰多,佛罗里达州,美国,2009年6月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- r . Taghavi-Zenouz、大肠Solki和h . Afshari“失速提高利润率的离心式压缩机利用各种配置,加强技巧差距”美国机械工程师学会学报》上,一个部分:电力和能源》杂志上,卷228,不。7,772 - 781年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- g·w·费尔斯和穆勒p S。,“Coanda flow over circular cylinder with injection normal to surface,”张仁杂志,7卷,不。5,842 - 846年,1969页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- r·l·戴维斯和j .么,”计算方法预测多级轴流压缩机、失速《盗梦空间》在“《推进和权力,23卷,不。2、257 - 265年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- m . Tryfonidis o . Etchevers j . d . Paduano a·h·爱泼斯坦和g·j·亨德里克斯,“Pre-stall几个高速压缩机的行为。”涡轮机械杂志,卷117,不。1,第80 - 62页,1995。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- c . s . Tan,即天,s . Morris和a . Wadia”Spike-type压缩机失速,检测和控制,”流体力学的年度审查,42卷,第300 - 275页,2010年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- Y.-S。Yoon和s . j .歌”,分析和测量扩散宽度的影响在离心式压缩机旋转失速,”机械科学与技术杂志》上,28卷,不。3、895 - 905年,2014页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- x, y Bousquet Carbonneau、g·杜福尔n .粘结剂和Trebinjac,“不稳定的流场分析离心压缩机从最高效率与full-annulus模拟近失速,”旋转机械的国际期刊ID 729629条,卷。2014年,11页,2014年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- 黄c高,w . g . h·w·张y l .姚和j . c段”特征和范围扩展与蒸汽喷射离心式压缩机叶片扩压器,”美国ASME, 2013年国际机械工程大会&博览会(IMECE 13)2013年11月,圣地亚哥,加利福尼亚州,美国。视图:谷歌学术搜索
版权
版权©2017高壮族等。这是一个开放分布式下文章知识共享归属许可,它允许无限制的使用、分配和复制在任何媒介,提供最初的工作是正确引用。