[发明专利]一种离心压缩机模型级

说明书

技术领域

本发明属于通风设备技术领域，具体涉及一种离心压缩机模型级。

背景技术

我国把气体输送以及气体压缩机械统称为风机。通常所说的风机包括通风机、鼓风机、压缩机以及罗茨鼓风机。风机按其内部空气流动方向来进行分类，主要可以分为轴流式、离心式和混流式(斜流式)三种类型。

离心压缩机是风机中的一种，在国民经济中发挥重要作用。它作为一种能量转换装置，其主要通过叶轮的旋转，从而带动叶轮流道内气体的运动，把原动机的机械能转化为气体的能量。离心压气机由于其具有高压力、稳定工况范围宽、结构简单、易于维护等特点，被广泛应用于石油、航空航天、冶金、化工和矿井等行业，并发挥着重要作用。随着离心压气机应用广泛度的整加，与之相应的是对能源的消耗也越来越大，但是随着我国能源问题的日益严峻，因此提高离心压缩机的研究和设计水平对于能源的节约已显得格外重要。离心压缩机通流部件通常有叶轮，扩压器，蜗壳等构成。但是由于通流部件结构以及气动设计比较复杂，从而致使其内部流场比较复杂，如果结构和气动设计的不合理，会导致整机性能及效率的降低，因此如何有效地对离心压缩机通流部件的内部流动进行深入的研究，为压缩机通流部件的设计以及优化提供一定的指导作用，从而进一步提高离心压缩机的效率已成为当今一个非常重要的问题。我国离心压缩机技术还需不断改进，从而能够增强压缩机运行的稳定性和提升压缩机运行的效率，减少压缩机用电量，这对节约能源具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种离心压缩机模型级，对现有离心压缩机模型级的扩压器、弯道和回流器结构进行改进，确保提升离心压缩机模型级的运行效率以及增强运行的稳定性。

本发明采用的技术方案如下：

本发明包括叶轮、叶片扩压器、弯道和回流器。所述的叶片扩压器设置在叶轮出口处；叶片扩压器的扩压器叶片为弯掠叶片，即扩压器叶片的出口靠近扩压器轮盖的那侧弯折形成出口稳流片；叶片扩压器的出口与弯道相通；所述弯道的外壁开有环形凹槽；回流器的回流器叶片在叶片压力面和吸力面都开设有减阻槽，回流器叶片在叶片出口处开有矩形槽道。

所述的环形凹槽包括等距布置的多个环形槽道，环形槽道是沿着弯道的外壁整圈开设的，最靠近回流器的环形槽道处于弯道的外壁中心圆周处，其它环形槽道设置在靠近扩压器的一侧。

所述的回流器叶片在叶片压力面和吸力面均开设有两个减阻槽；同一横截面上，叶片压力面的一个减阻槽与回流器叶片出口之间的弧长为叶片压力面总弧长的0.25，另一个减阻槽与回流器叶片进口之间的弧长也为叶片压力面总弧长的0.25；同一横截面上，叶片吸力面的一个减阻槽与回流器叶片出口之间的弧长为叶片吸力面总弧长的0.25，另一个减阻槽与回流器叶片进口之间的弧长也为叶片吸力面总弧长的0.25。

所述回流器叶片的出口处开设有沿叶片宽度对称的两个矩形凹槽，两个矩形凹槽的外端均开放设置。

所述的扩压器叶片为弯掠叶片与二维叶片相比，使得扩压器叶片出口靠近扩压器轮盖的那侧能量梯度函数值K减小，该能量梯度函数值K的具体计算如下：首先计算模拟出离心压缩机模型级内所需的流动物理参数，包括气流速度、总温、压强和湍流粘度；其次，分别计算扩压器叶片为弯掠叶片和二维叶片时扩压器内部各位置的能量梯度函数值K，并比较扩压器叶片为弯掠叶片和二维叶片时叶片出口靠近扩压器轮盖的那侧能量梯度函数值K。

所述扩压器内能量梯度函数值K的计算公式：

式(1)中，为流体总压，P为流体静压，k为空气的比热容，通常取1.4，Ma为气流的马赫数；H为流体的能量损失；α表示扩压器内流体在x方向的速度与流体速度矢量之间的夹角,μ表示流体的粘度,U表示流体速度矢量，ρ表示流体的密度；n表示流体流线的法线方向，s表示流体流线的切线方向。

式(1)中：

表示U在x方向的一阶偏导，表示U在y方向的一阶偏导，表示μ在x方向的一阶偏导，表示μ在y方向的一阶偏导，表示α在x方向的一阶偏导，表示α在y方向的一阶偏导，表示U在x方向的二阶偏导，表示U在y方向的二阶偏导，表示U关于x、y的混合偏导；x、y为直角坐标系的两个坐标轴。

所述出口稳流片的尾缘线与叶片扩压器的轴向夹角为3°。

所述环形槽道的槽宽为3mm，槽深为2mm，相邻环形槽道在弯道外壁间隔的弧长对应的圆心角为5°。