[目的]在涡轮设计过程中需要充分考虑导叶开度变化对向心涡轮气动性能的影响。[方法]为此,利用数值模拟方法对某轴向进气式向心涡轮的内部流动进行模拟,分析−5°,0°和+5°这3种导叶开度下的涡轮气动性能。[结果]计算结果表明:改变导叶开度后涡轮效率较原型涡轮有所降低;并且随着落压比的不断增加,涡轮效率呈下降趋势。在设计工况下,原型涡轮的效率最高;减小导叶开度后,涡轮流量、效率均有所下降,并且叶轮流道内部流动损失也最大;增大导叶开度后,涡轮流量、功率增大,叶轮内部流动损失减小;但因为涡轮有较大的余速损失,所以其效率较原型涡轮略有降低。[结论]研究结果可为向心涡轮设计及性能优化提供参考。

本文提出了一种逆布雷顿循环制冷向心涡轮一维设计方法,该方法结合经验关系式先开展气动热力参数设计,再通过流量、动量及能量守恒方程推算涡轮子午面几何参数。基于该方法设计了某逆布雷顿循环空气制冷系统向心涡轮,并利用数值模拟方法考核了该涡轮的总体性能。结果表明,设计压比3.97下,涡轮流量比设计指标高约3.0%,效率高于设计指标2.4个百分点,涡轮性能满足系统指标需求。基于仿真模拟结果验证了该制冷涡轮设计方法的有效性与准确性。