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一个用来提供恒定空气压力的无人值守的智能化控制系统的空气压缩机的研究LingenChenJunLuoFengruiSunChihWu摘要对多级压缩机的优化设计模型,本文假设固定的流道形状以入口和出口的动叶绝对角度,静叶的绝对角度和静叶及每一级的入口和出口的相对气体密度作为设计变量,得到压缩机基元级的基本方程和多级压缩机的解析关系。用数值实例来说明多级压缩机的各种参数对最优性能的影响。关键词轴流压缩机效率分析关系优化1引言轴流式压缩机的设计是工艺技术的一部分,如果缺乏准确的预测将影响设计过程。至今还没有公认的方法可使新的设计参数达到一个足够精确的值,通过应用一些已经取得新进展的数值优化技术,以完成单级和多级轴流式压缩机的设计。计算流体动力学(CFD)和许多更准确的方法特别是发展计算的CFD技术,已经应用到许多轴流式压缩机的平面和三维优化设计。它仍然是使用一维流体力学理论用数值实例来计算压缩机的最佳设计。Boiko通过以下假设提出了详细的数学模型用以优化设计单级和多级轴流涡轮(1)固定的轴向均匀速度分布(2)固定流动路径的形状分布,并获得了理想的优化结果。陈林根等人也采用了类似的想法,通过假设一个固定的轴向速度分布的优化设计提出了设计单级轴流式压缩机一种数学模型。在本文中为优化设计多级轴流压缩机的模型,提出了假设一个固定的流道形状,以入口和出口的动叶绝对角度,静叶的绝对角度和静叶及每一级的入口和出口的相对气体密度作为设计变量,分析压缩机的每个阶段之间的关系,用数值实例来说明多级压缩机的各种参数对最优性能的影响。2基元级的基本方程考虑图1所示由n级组成的轴流压缩机,其某一压缩过程焓熵图和中间级的速度三角形见图2和图3,相应的中间级的具体焓熵图如图4,按一维理论作级的性能计算。按一般情况列出轴流压缩机中气体流动的能量方程和连续方程,工作流体和叶轮的速度。在不同级的轴向流速不为常数,即考虑ijuu,ijccij时的能量和流量方程。在下列假定下分析轴流压缩机的工作相对于稳定回转的动叶、静叶和导向叶片机构,气体流动是稳定的流体是可压缩、无黏性和不导热的通过级的流体质量流量为定值在实际工质的情况下,压缩过程是均匀的本级出口绝对气流角为下一级进口角绝对气流角忽略进出口管道的影响。在每一级的具体焓如下j22ji2ji1/2iihc(1)j22j11i2j1i1/2iihc(2)第j阶段的动叶和静叶的焓值损失总额计算如下222rjrj2j12j12j12j12j12j12j1rj/2/2//hwGFuGctgF(3)222rjsj2j2j2j2jsj/2/1/2hcGFctg(4)其中ri是第j阶段动叶叶片轮廓总损失系数,sj是第j阶段静叶叶片轮廓总损失的系数。图1n级轴流式压缩机的流量路径。叶片轮廓损失系数ri和sj是工作流体和叶片的几何功能参数。它们可以使用各种方法及视作常量来计算。当ri和sj看做工作流体和叶片的几何功能参数时,可以使用Ref迭代的方法来计算损失系数。使用迭代方法解决计算损失系数(1)选择ri和sj初始值,然后计算各级的参数。(2)计算的ri,sj值,重复第一步,直到计算值和原值之间的差异足够小。第j阶段理论所需计算得j2ju,2j2j1u,2j12j2j2j12j12j2j2j12j1GGhucucuctguctgFF(5)第j阶段实际所需计算得图2n级压缩机的焓熵图图3中间级的速度三角形图4中间级的焓熵图22222j12j2j2j1rj22wwuuh(6)基元级反应度定义为rjj/hh。因此有u,2j222a,2j2j2j1ja,2j2j2j11112kctgctgkkctgctg(7)在这里u,ik,a,i12kin视作速度系数,它们的计算为a,ia,ia,111ii//kccFF和u,ii1/kuuj222j112ji2j2j2ji1/1/20AiihGFctg(8)j22j12j1i2j12j12j1i1/1/20AiihGFctg(9)3级组的数学模型压缩机各级的比压缩功为j1hjn则总的比耗功为ncjj1hh,各级的滞止等熵能量头为s,jh,则级组各级滞止等熵比压缩功总和为ns,jj1h,级组等熵比压缩功为sch,则ns,jzscj11hh为压缩机的重热系数。根据定义,多级压缩机通流部分滞止等熵效率为nscsccscii1//hhhh
编号:201311171522036796    大小:1.04MB    格式:DOC    上传时间:2013-11-17
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英文资料库上传于2013-11-17

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