XK-200型渦輪式氣流分級機(jī)的研究工作

作者：紅星機(jī)器 發(fā)表于： 2012-08-23 14:33:06

楊帥軍老師 紅星技術(shù)工程師

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通過分析國內(nèi)外渦輪空氣分級機(jī)的研究開發(fā)狀況及存在的主要問題，結(jié)合某單位新研制的XK-200型渦輪式氣流分級機(jī)的需要，探索采用全流道流場數(shù)值模擬方法來研究渦輪式氣流分級機(jī)內(nèi)部流場。根據(jù)其內(nèi)部流場分布的特點，輔助設(shè)計出分級精度高和分級效率高的高性能渦輪分級機(jī)。同時，探索適當(dāng)?shù)牧鲌鰯?shù)值模擬方法來模擬和分析分級機(jī)內(nèi)部流場的分布情況，以指導(dǎo)改進(jìn)分級機(jī)流道的優(yōu)化設(shè)計、設(shè)計方案評估優(yōu)化及工藝參數(shù)(如分級機(jī)進(jìn)出口壓力、二次風(fēng)的進(jìn)風(fēng)量等)的優(yōu)化等。

結(jié)合X-K-200型渦輪式氣流分級機(jī)的研究開發(fā)，我們完成如下相關(guān)研究分析工作:

1、定性研究分析XK-200型渦輪式氣流分級機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點。分析分級機(jī)原初步設(shè)計方案模型的流道形狀，發(fā)現(xiàn)原初步設(shè)計模型分級區(qū)內(nèi)存在著突變過流斷面。通過內(nèi)部流場數(shù)值模擬證實了原初步設(shè)計方案分級區(qū)流道設(shè)計不合理。

2、由于分級機(jī)是一種“氣一固”兩相流體機(jī)械，其內(nèi)部流場的流動情況相當(dāng)復(fù)雜，運用兩相流來計算整個分級機(jī)的內(nèi)部流場相當(dāng)困難。考慮到分級機(jī)的進(jìn)行特點，其氣相場已能反映出整個分級機(jī)內(nèi)部流場的流動情況，對流動模型進(jìn)行簡化，采用氣相單相流的流場計算分析分級機(jī)內(nèi)部流場。

3、為了優(yōu)選設(shè)計方案，在三種方案模型的邊界條件、求解控制參數(shù)等均采用相同設(shè)置條件下，應(yīng)用商用軟件FLUENT對XK-200型渦輪式氣流分級機(jī)的三種方案模型進(jìn)行流場的數(shù)值模擬分析。

4、為確定出三種方案中的優(yōu)秀設(shè)計，對分級機(jī)噴嘴出口產(chǎn)生的超音速速度大小、噴嘴出口到混合區(qū)中心速度的哀減情況及分級區(qū)內(nèi)三維分速度(軸向速度、徑向速度和切向速度)的分布情況進(jìn)行分析比較，以確定出優(yōu)秀設(shè)計方案。

對三個模型的計算結(jié)果進(jìn)行對比分析，得出了以下結(jié)論:

1、氣流式渦輪分級機(jī)的分級區(qū)流道內(nèi)不能存在狹窄過流斷面;

2、分級葉輪的長短是影響分級機(jī)內(nèi)腔流場的重要因素;

3、分級機(jī)的出口壓力、葉輪的旋轉(zhuǎn)速度及二次風(fēng)量等都是影響分級機(jī)內(nèi)腔流場的重要原因。