以N2、CH4、C2H4、C3H8、C4H10、i-C4H10六元混合制冷剂离心压缩机为研究对象,对混合制冷剂用离心压缩机叶轮进行研究与分析,完成冷剂压缩机叶轮及扩压器的一维方案设计和子午流道修正;通过数值模拟方法对改变甲烷含量的六元混合制冷剂在叶轮流动过程中的物性参数变化进行分析,研究六元混合制冷剂中甲烷含量对叶轮出口压力场、速度场及压缩机多变效率的影响。结果表明设计叶轮满足性能要求,混合制冷剂中甲烷含量过多会增加压缩机功耗,降低多变效率,数值模拟结果为叶轮增压过程中的混合制冷剂配比研究提供参考。

采用编程计算与数值模拟对比分析的方法对多元混合制冷剂离心压缩机压缩性能进行了研究;建立了离心压缩机叶轮损失模型并利用MATLAB编程计算不同混合制冷剂重组分配比和不同进口温度下离心叶轮压比及多变效率;通过ANSYS-CFX基于SST湍流模型对相同工况下离心叶轮内部流场及压缩性能进行分析。结果表明数值模拟性能参数变化趋势与编程计算所得结果基本一致,叶轮多变效率随进口温度升高而呈现先升高后降低的趋势;混合制冷剂中重组分的增加会使压缩过程压比升高,叶轮损失减小,叶轮多变效率升高;研究结果可为混合制冷剂离心压缩过程进口参数的优化设计提供理论参考。

针对无人机的各精密零部件的生产、检测工艺的要求,文中介绍了无人机垂直起降关键零部件离心叶轮的检测技术,为离心叶轮在检测中遇到的技术难题给出一种新型解决方案。

采用ANSYS CFX软件对叶轮进行数值模拟分析,发现效率低的原因,提出改进方法。在Blade Gen程序中不断改进叶轮形状并进行数值模拟,找出满足性能要求的叶轮。经过整级性能测试,在设计点处多变效率提高了6.2%,并且具有更为宽广的稳定工作范围。

本文主要是用拓扑分析的方法，根据实验给出的流场信息，来确定流场结构的性质和研究这些性质随流动参数变化的规律，从而得到对流场特性的定性认识，这里着重讨论了离心叶轮内表面分离流态，指出叶片吸力面和压力面不同的分离形式，分析了叶片表面奇点分布规律，建立了叶道内三维流动分离模型。

叶轮的3D模型是CFD数值模拟和CAM加工的前提。为获得离心泵叶轮的3D参数化模型,本文用VB对Solid Works进行二次开发,基于木模图扭曲叶片表面的型值点,采用无原型参数化方法实现了扭曲叶片的3D参数化模型;采用特征建模技术实现了离心泵叶轮前/后盖板的3D参数化模型。提出基于零部件在装配体中的空间坐标实现离心泵叶轮的参数化虚拟装配。该方法所建叶轮模型精度高,对后期特性分析和数控加工有实用价值。

将理论推导和数值模拟相结合,对典型离心压缩机Eckardt叶轮流场进行分析,探讨了不同进气预旋对叶轮气动性能的影响;从叶片进口攻角、叶尖相对马赫数和流向压力变化的角度,阐述了预旋对内部流动以及气动性能的影响机理。结果表明预旋角对进口攻角和叶尖相对马赫数同时产生显著影响,正预旋会降低进口来流的攻角及相对马赫数,使叶片前缘载荷降低、叶轮效率及稳定性提升;负预旋会提升叶轮的做功能力,使总压比上升;正预旋由于降低了叶片前部做功能力,使低压流体堆积到叶片中后部,导致总压比下降;叶轮最高效率受叶尖相对马赫数与进口攻角共同影响,若提升效率必须合理协调预旋对二者的影响。

提出了一种用边界层理论对轴对称弯曲流道内部流动进行分析的方法,即主流区用流线曲率法计算,边界层利用Partanker-Spolding方法,并采用了k-ε,紊流模式。在边界层方程组及k-ε方程中均考虑了轴对称情形下曲率的影响,并在紊流模式中考虑了曲壁对紊流结构的影响。此外还以“分离点的奇异性”预测了边界层的分离,给出了轴对称曲壁发生分离时型参数的大小。经实验与计算比较,结果令人满意。

采用准三维气动设计方法，用Bezier曲线表示环量沿轮毂和轮盘的流向分布，子午面环量分布由拉普拉斯方程确定，设计了3种不同负荷分布的离心式叶轮。采用CFD模拟，对比叶轮内流动和气动性能的优劣，结果表明：均匀加载型式的叶轮性能优于前加载或后加载的叶轮，最优设计的叶轮负荷分布是“两端小，中间大”。通过Laplace方程和Bezier多项式控制环量可以达到灵活控制叶片载荷的目的。