雷諾數對壓縮機模型級性能影響的氣動特性分析

王 楊，王金生

（沈陽鼓風機集團股份有限公司，遼寧沈陽 110141）

1 前言

隨著現代工業(yè)的快速發(fā)展，作為關鍵動力設備的大型多級壓縮機組廣泛應用于石化、冶金等行業(yè)。多級壓縮機末級一般進口壓力較高，雷諾數較大［1，2］，研究表明雷諾數對壓縮機的性能和穩(wěn)定性影響較大，受其影響壓縮機各部件的流動特性顯著改變，影響渦輪葉片邊界層的發(fā)展，同時對通道內的二次流也有較大影響，進而導致壓比、效率等性能參數的變化［3，4］。由于工程上多級壓縮機末級多為高壓段，結構復雜不易布置測點，難以得到其內部流動參數并進行修正，多級聯(lián)合計算費時費力且成本較高，通?？蒲腥藛T只針對單級進行設計和研發(fā)，而忽略了雷諾數的影響，因此本文采用數值模擬來研究雷諾數的變化對離心壓縮機性能的影響，初步探究壓縮機各部件的損失及蝸殼內的流動變化規(guī)律，為設計不同雷諾數下高性能的離心壓氣機提供設計參考，對進一步掌握蝸殼內部流動現象和規(guī)律有重要的意義。

2 計算模型及邊界條件

2.1 計算模型及網格劃分

分別對流量系數為0.059（模型A）和0.065（模型B）的2組模型級進行了數值模擬，圖1（a）計算模型為某多級壓縮機機組末級包括葉輪（17葉片），無葉擴壓器及等截面排氣蝸殼（對稱結構）。圖1（b）計算模型為某機組一級包括葉輪（19葉片）、無葉擴壓器及變截面排氣蝸殼（非對稱結構）。

圖1 網格模型及計算域

2.2 雷諾數及進口邊界條件

在壓縮機設計時，雷諾數是一個重要的無量綱設計參數，隨著雷諾數的改變，摩擦系數、阻力系數等會發(fā)生顯著的變化［5～9］?！?br>