Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thiết kế và tối ưu hóa khí động lực học cho giai đoạn sau của máy nén trục tải cao
Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering - Tập 43 - Trang 1-20 - 2021
Tóm tắt
Bài báo này đề xuất và thảo luận về các sơ đồ thiết kế cải tiến khí động lực học cho một máy nén trục áp suất cao nhiều giai đoạn. Một máy nén dòng chảy hỗn hợp với tỉ lệ trục/cánh cao đã được thiết kế và phân tích để thay thế giai đoạn sau của máy nén trục. Để giảm thiểu kích thước trục và tối đa hóa khả năng tải, ba loại máy nén kết hợp phi truyền thống được trang bị máy nén dòng chảy hỗn hợp có tỉ lệ trục/cánh cao đã được khám phá. Ngoài ra, các tác động của số cánh, cánh chia và các tham số hình học không chiều kích lên hiệu suất của máy nén dòng chảy hỗn hợp đã được khảo sát bằng một mô hình tổn thất cải tiến. Một phương pháp điều khiển tham số bề mặt đầy đủ đã được giới thiệu và áp dụng cho việc tối ưu hóa cánh quạt của bánh công tác dòng chảy hỗn hợp và stato tandem. Kết quả chỉ ra rằng sau cải tiến và tối ưu hóa khí động lực học, tỷ số áp suất tổng thể được cải thiện tương đối 3,71% và hiệu suất adiabatic được cải thiện 0,95 điểm phần trăm cho máy nén dòng chảy hỗn hợp tại điểm thiết kế gần nhất. Dựa trên điều này, các sơ đồ cải tiến cho máy nén trục có lợi cho việc nâng cao khả năng tải và giảm kích thước trục với ảnh hưởng nhẹ đến hiệu suất và biên độ cận. Những điều này cho thấy tiềm năng ứng dụng của các máy nén dòng chảy hỗn hợp với tỉ lệ trục/cánh cao.
Từ khóa
#máy nén trục #cải tiến khí động lực học #máy nén dòng chảy hỗn hợp #tối ưu hóa thiết kế #hiệu suất máy nénTài liệu tham khảo
Cai X, Huang S, Tang F (2012) The design of High-loading Mixed-flow compressor. Enterp Sci Technol Dev 12:17–20
Lu X, Zhu J, Zhao S (2015) The ultra-compact high pressure mixed flow ratio—a combination of centrifugal compressor structure. CHINA Patent, CN102678590 B. 2015-08-12
Youssef N, Weir G (2002) Mixed flow and centrifugal compressor for gas turbine engine. USA Patent, US6488469. 2002-12-03
Zhang XY, Chen XY, Li LC et al (2018) Aerodynamic design and numerical simulation of mixed-axial flow multi-stage compressor. Chin J Ship Res 13(4):104–110
Xuanyu C, Xiangwei M, Xingmin G et al (2015) The aerodynamic design and investigation of loading distribution of a mixed flow compressor. Procedia Eng 99:484–490
Groh FG, Wood GM, Kulp RS et al (1970) Evaluation of a high Hub/tip ratio centrifugal compressor. J Fluid Eng 92:419–428
Rodgers C, Brown D (2009) High Hub/Tip ratio centrifugal compressors. In: Proceedings of the ASME turbo expo 2009: power for land, sea, and air, vol 7. ASME, Turbomachinery, Parts A and B, Orlando, Florida, USA, pp 1151–1161. https://doi.org/10.1115/GT2009-59012
Sun X (1982) (1982) Design of high inlet Hub/tip ratio centrifugal compressor. Turbine Technol 2:42–50
Long S, Wang Y (2011) Redesign and analysis of a high Hub/tip ratio centrifugal compressor. Fluid Mach 39(11):58–61
Musgrave DS, Plehn NJ (1987) Mixed-flow compressor stage design and test results with a pressure ratio of 3: 1. J Turbomach 109:513–519
Jian H, Zhenxia L, Zhong R et al (2011) Exploring numerically overall performance and flow field of mixed flow compressor stage with splitter blades. J Northwestern Polytech Univ 2:26
Liu Q, Yu Y (2013) Numerical analysis of mixed compressor tip clearance. J Propul Technol 34(2):168–172
Hall DK, Greitzer EM, Tan CS (2012) Performance limits of axial compressor stages. In: Proceedings of the ASME turbo expo 2012: turbine technical conference and exposition, vol 8. ASME, Turbomachinery, Parts A, B, and C, Copenhagen, Denmark, pp 479–489. https://doi.org/10.1115/GT2012-69709
Casey M, Zwyssig C, Robinson C (2010) The cordier line for mixed flow compressors. In: Proceedings of the ASME turbo expo 2010: power for land, sea, and air, vol 7. ASME, Turbomachinery, Parts A, B, and C, Glasgow, UK, pp 1859–1869. https://doi.org/10.1115/GT2010-22549
Xiang H, Chen J, Cheng J (2018) Optimum blade number and splitter blade length of a Mixed-flow impeller based on mean streamline loss model. 2018 joint propulsion conference. Cincinnati, AIAA 2018-4827. https://doi.org/10.2514/6.2018-4827
Aungier RH (1995) Mean streamline aerodynamic performance analysis of centrifugal compressors. J Turbomach 117(3):360–366
Zhu M, Qiang X, Huang T et al (2013) Investigation of tip leakage flow and stage matching with casing treatment in a transonic mixed-flow compressor. Int J Turbo Jet Eng 30(3):283–292
Diener OH, van der Spuy SJ, von Backström TW et al (2016) Multi-disciplinary optimization of a mixed-flow compressor impeller. In: Proceedings of the ASME turbo expo 2016: turbomachinery technical conference and exposition, vol 8. ASME, Microturbines, Turbochargers and Small Turbomachines; Steam Turbines, Seoul, South Korea. https://doi.org/10.1115/GT2016-57008
Whitfield A, Roberts DV (1981) The effect of impeller tip design on the performance of a mixed flow turbocharger compressor. In: Proceedings of the ASME 1981 international gas turbine conference and products show, vol 1. ASME, Aircraft Engine; Marine; Turbomachinery; Microturbines and Small Turbomachinery, Houston, Texas, USA. https://doi.org/10.1115/81-GT-7
Wang SJ, Yuan MJ, Xi G et al (1992) Development and industrial application of the “All-over-controlled vortex distribution method” for designing radial and mixed flow impellers. In: Proceedings of the ASME 1992 international gas turbine and aeroengine congress and exposition, vol 1. ASME, Turbomachinery. Cologne, Germany. https://doi.org/10.1115/92-GT-262
Burguburu S, le Pape A (2003) Improved aerodynamic design of turbomachinery bladings by numerical optimization. Aerosp Sci Technol 7(4):277–287
Cheng J, Chen J, Xiang H (2019) A surface parametric control and global optimization method for axial flow compressor blades. Chin J Aeronaut 32(7):1618–1634