在叶轮转速n＝1500rpm对应的设计工况下,利用两维数字式粒子图像速度场仪(DPIV)对风机模型从叶轮出口至无叶扩压器区域内部流动状态进行整场测量,在'锁相'状态下获得沿扩压器宽度方向上三个径向面的瞬态速度场、涡量场的分布,并进一步对时均流场的流动特性进行全面讨论.测量结果表明:设计工况下,叶轮出口流动呈现典型的'射流-尾迹'流动结构,其对无叶扩压器内部流动状态具有深刻的影响.旋涡由叶轮叶片表面边界层的粘性切应力产生,并随流动被输运至下游无叶扩压器,然后随着流动的均匀化而逐渐消失.涡量的分布及变化反映了无叶扩压器内部流体相互掺混和能量传递、重新分布从而达到均匀化的过程.随着半径的增加,尽管无叶扩压器内流动在圆周方向亦逐渐趋于均匀化,但沿宽度方向的差距未得到改善,这将导致沿轴向α不变原则设计的叶片扩压...

微型涡喷发动机离心情况下的无叶扩压器长度范围是半径比在1.05~1.2之间,但是斜流情况下还要考虑气体轴向方位流动的影响,因此离心情况下的半径比范围是不适应的。为了探究斜流压气机的无叶扩压器半径比范围以及对整级的性能影响,因此对斜流压气机、不同半径比的无叶扩压器和叶片扩压器进行数值仿真。结果表明不同半径比无叶扩压器对性能有显著影响,无叶扩压段长度增加对整级等熵效率的影响先增大后减小。斜流下的无叶扩压器半径比无量纲范围在1.10~1.25之间。方案C与方案F相比,效率最高可以提升7.3%。

依据三维边界层理论,提出了一个计算径向无叶扩压器内三维湍流边界层分离点的简单近似方法;并利用此方法计算了不同扩压器进口条件下的边界层分离点的位置的变化规律;在此基础上,讨论了在某些条件下离心式压缩机无叶扩压器内发生的旋转失速现象及由此导致的离心式压缩机的喘振机理。

考虑到离心压缩机末级各通流元件之间的相互影响,将末级叶轮、无叶扩压器和排气蜗壳组合一起对扩压器出口直径与叶轮直径的比值D4/D2进行研究,通过对不同D4/D2条件下的整级模型进行数值模拟,研究扩压器流道长短对整级性能的影响,对离心压缩机末级流场及D4/D2值变化与离心压缩机整级性能的变化关系进行了详细的对比分析。研究结果表明,D4/D2值的变化对末级整级性能有较大的影响,并存在一个使级效率为最大值的最佳D4/D2值,D4/D2过大或过小都将使整级效率下降。