XK-200型渦輪式氣流分級機的研究工作

作者：紅星機器 發表于： 2012-08-23 14:33:06

楊帥軍老師 紅星技術工程師

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通過分析國內外渦輪空氣分級機的(de)(de)研(yan)(yan)究開(kai)發狀況及存在的(de)(de)主要問題(ti)，結合(he)某(mou)單位新研(yan)(yan)制(zhi)的(de)(de)XK-200型渦輪(lun)式氣流(liu)分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)的(de)(de)需要，探索采用全流(liu)道流(liu)場(chang)(chang)數值模(mo)擬方法(fa)(fa)來研(yan)(yan)究渦輪(lun)式氣流(liu)分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)內部(bu)流(liu)場(chang)(chang)。根(gen)據其內部(bu)流(liu)場(chang)(chang)分(fen)(fen)(fen)布(bu)的(de)(de)特點，輔助(zhu)設計(ji)出分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)精(jing)度高和分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)效率高的(de)(de)高性(xing)能渦輪(lun)分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)。同時，探索適當的(de)(de)流(liu)場(chang)(chang)數值模(mo)擬方法(fa)(fa)來模(mo)擬和分(fen)(fen)(fen)析分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)內部(bu)流(liu)場(chang)(chang)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)布(bu)情況，以指導改進分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)流(liu)道的(de)(de)優(you)化設計(ji)、設計(ji)方案評估優(you)化及工藝參數(如分(fen)(fen)(fen)級(ji)(ji)(ji)機(ji)(ji)(ji)進出口壓力、二次風的(de)(de)進風量等)的(de)(de)優(you)化等。

結合X-K-200型渦輪式氣流分(fen)級(ji)機的研(yan)究(jiu)開(kai)發，我們完成如下相(xiang)關研(yan)究(jiu)分(fen)析工作(zuo):

1、定性研究分(fen)析XK-200型(xing)渦(wo)輪式氣流(liu)(liu)分(fen)級(ji)(ji)機的結構、工作原(yuan)(yuan)理(li)及其特點。分(fen)析分(fen)級(ji)(ji)機原(yuan)(yuan)初步(bu)設計方案模(mo)型(xing)的流(liu)(liu)道(dao)形(xing)狀，發現原(yuan)(yuan)初步(bu)設計模(mo)型(xing)分(fen)級(ji)(ji)區內(nei)存在著突變過(guo)流(liu)(liu)斷面。通過(guo)內(nei)部流(liu)(liu)場(chang)數(shu)值(zhi)模(mo)擬證(zheng)實了(le)原(yuan)(yuan)初步(bu)設計方案分(fen)級(ji)(ji)區流(liu)(liu)道(dao)設計不合理(li)。

2、由于(yu)分(fen)(fen)級機(ji)是一種“氣(qi)(qi)一固”兩相(xiang)(xiang)流(liu)體機(ji)械，其(qi)內部流(liu)場(chang)的流(liu)動情況相(xiang)(xiang)當復雜(za)，運用兩相(xiang)(xiang)流(liu)來(lai)計算(suan)整個分(fen)(fen)級機(ji)的內部流(liu)場(chang)相(xiang)(xiang)當困難。考(kao)慮(lv)到(dao)分(fen)(fen)級機(ji)的進行(xing)(xing)特(te)點(dian)，其(qi)氣(qi)(qi)相(xiang)(xiang)場(chang)已能(neng)反(fan)映出整個分(fen)(fen)級機(ji)內部流(liu)場(chang)的流(liu)動情況，對流(liu)動模型進行(xing)(xing)簡(jian)化，采用氣(qi)(qi)相(xiang)(xiang)單相(xiang)(xiang)流(liu)的流(liu)場(chang)計算(suan)分(fen)(fen)析分(fen)(fen)級機(ji)內部流(liu)場(chang)。

3、為了優(you)選設計方案，在三種(zhong)方案模(mo)(mo)型的邊界條(tiao)件(jian)、求解控制參數等均采(cai)用相(xiang)同設置條(tiao)件(jian)下，應用商用軟(ruan)件(jian)FLUENT對XK-200型渦輪(lun)式(shi)氣流(liu)(liu)分(fen)級機(ji)的三種(zhong)方案模(mo)(mo)型進行流(liu)(liu)場的數值模(mo)(mo)擬(ni)分(fen)析。

4、為確定出三(san)種方(fang)(fang)案(an)中(zhong)的優秀設計(ji)，對分級(ji)機噴嘴(zui)出口(kou)(kou)產生(sheng)的超(chao)音速(su)速(su)度大小(xiao)、噴嘴(zui)出口(kou)(kou)到混合(he)區中(zhong)心(xin)速(su)度的哀減(jian)情(qing)況及分級(ji)區內三(san)維分速(su)度(軸向(xiang)速(su)度、徑向(xiang)速(su)度和切向(xiang)速(su)度)的分布情(qing)況進行(xing)分析比較，以確定出優秀設計(ji)方(fang)(fang)案(an)。

對(dui)三個模型的計算(suan)結果(guo)進行對(dui)比分(fen)析，得出了以下結論:

1、氣流(liu)式渦(wo)輪(lun)分級(ji)機的分級(ji)區流(liu)道內不能存在狹窄過流(liu)斷面;

2、分級葉輪的(de)長(chang)短是影響分級機(ji)內腔流場的(de)重要因素;

3、分級(ji)機的(de)出(chu)口壓力、葉輪的(de)旋轉速度及二次風量等都是影響(xiang)分級(ji)機內(nei)腔流場的(de)重要原因。