NASA低速离心压气机叶轮内部流动的数值的研究.pdfVIP

中田工穗热物理学会 漉体机撮拳术台议 镰号：20㈣16 NASA低速离心压气机叶轮内部流动的数值研究 席光王魔蜂羹套元悦啊敢 (西安变迁大学麓动学茂．西安7l∞帕) 联系屯话：∞斗266盱鄹Em蚰：柚弘豳I@嘲tlL。血L∞ f美●嘲：t位分析膏以压气机变工况、 t A 1．赫 扑 30 —]F了——■飘1r一一 适舄捂，叶片进口的球形导流嚣采用五面体罔格，I；l糟麓模拟其几何形状．计算采用了 两蛆月格．第一组舟格鼓为49500个．其中叶道E游珂格175∞个，叶道为1锄0个叶 道下游区1舢十．第二组阿格将时递区同格加密为9∞∞个，其上下游罔格不变，罔 格茸数为1295∞．计算同格如圈l所示．计算发现，上述两种嗣括的计算结果．只在 时砌旨半部靠近叶项问醵附近区有较胃强变化．车文发衰的魏值分析结果均为第二组霸 格的结果．差分格式及边界条件的提法与文献【4】相同． 田l计算罔格 圈2嗣量t面位置 4．结果及分析 4．1三维速度墙 NASA低速离心压气机叶轮具有丰富的三维平均速度场实验效据．是极难得的验证 cFD较件预滔麓力的资料．然而在本文作者看到的公开发裹的文献中至夸还没有关于 NASA三蟾遗度场计算与实验的详细对比分析的报道．如文献口】只是将切向及通流速 度经过周I与质量加权平均处理后与实验数据的比较．为定量地验证cFD软件的瑗一精 度，本文详细对比分析了叶遵内不同潞量截面上计算与实验的三维平均速度场．由于文 章麓●限制这里重点给出．叶道进口、中间及出口三个典型测量藏面的结果．测量截面 位置如图2所示．图3(a)为叶片进口区测量藏面5l上计算与实验的三雏平均遗度场。 可以看到，轴向相对速度w，从叶顶至轮盘(三=0表示叶顶，芽=1．O衷示轮盘)整个 藏面上二者几乎完全重合，周向相对速度w．亦符合良好．径向速度计算与实验有较大 相对误差．其主要原因可能是在该鼍面E径舟速度分量很小．测量中工况的徽小变化更 会引起径向速度较大的波动．图3(b)衰示叶道中间测量截面135上计算与实验的平均速 度场．由于实验中激光束无法照射到非常靠近轮盘的区域，在三=0．9处无实验数据． 由该图可以看出，在整个截面上周向相对遗w．计算与实验值都非常一致．径向速度， 在靠近叶顶区壤(手=0．1)，计算与实验定量上有较大误差．在孑卸．1以外的其它区域均 符合良好．轴向相对速度的计算与实验擅总体上看亦符台良好．在靠近叶顼区实验值有 多娃“峰一与“答。点．计算未能宪垒琐舅出选种特征．另外，在靠近叶片压力面与 吸力面附近区域，计算与实验亦有较大误差，其原因曲须进一步分析．圈3(c)为叶轮出 口区域测量藏面165上的结果．与翦两个t面不同。在该蘩面上．靠近叶顶处较大垣域 (孑昌o．】，03)的相对速度计算与实靴黼较大误差．但总体趋势还是一致的．由 上述分析可知．计算与实验的误差主要出现在叶道下辩的叶璎附近区域．这一方面可能 是因为分析叶项闻蒜复杂流动帆理的数值横壁不謦精确．另一方面．在谈区域内实验数 据是否有足婷精度也应引起重视． 4．2不同工况下通流速度 为考查数值分析软件在变工况条件下预示叶轮内部流场的能力．本文还在小流量 工况偿3．6蚝／s)下计算了叶轮内部流场．为方便与文辣刨的计算及实验结果比较，本文 亦采用通流速度等擅线圈表示计算结果．圈4为叶遭中间潮量藏面135上设计流量及小 流量工况通藏速度分布．由图“a)可以看出本文的计算结果与实验非常接近，实验的无 因次通流速度量大值为0．48，本文计算的最大值为0．4鲫，而且分布位置亦与实验一致。 文献口j计算量大值为0．44，而且分布位置与实验有蹰墨差异．图4∞为同一测量截面 上小藏量工况的通流速度分布．由图可知，j匠速流区主蔓分布在压力面与叶顶机壳的夹 角区，本文及文献【3】的计算都较好的瑗示出了这一特征．梗难判定薅一计算螬暴与实 验更接近．圈5为叶轮出口区域测量截面165上的计算及实验的逼藏速度分布