为研究离心压缩机在流量骤减过程中的瞬态特性,在设计转速下对离心压缩机模型级进行全流道非定常数值模拟,对该过程中流场结构的时空演变情况进行了捕捉,同时对级内流动稳定性以及叶轮气动载荷进行了分析。结果表明:在离心压缩机流量骤减过程中,扩压器中失速微团沿叶轮旋转反方向加速运动,在空间上呈现出由扩压器向叶轮、由轮盖向轮盘延伸的趋势;各通流部件中气体流动稳定性随流量降低逐渐变差,叶轮受到气流的轴向力与转矩变化均呈现低频大幅值脉动趋势,当该离心压缩机模型级流量降低至3.9 kg/s时,叶轮受到气体的径向力分量出现短暂的异常波动,随后径向力合力骤增近一个数量级,这对于预防离心压缩机失效等事故的发生具有重要的指导意义。

采用SST湍流模型对某三级轴流压缩机内部流场进行模拟,获得该轴流压缩机的多变效率、压比、喘振裕度等气动性能参数。为了验证数值计算方法的准确性,对该轴流压缩机进行了性能试验。试验结果表明,该轴流压缩机采用的分析方法是准确的、可靠的,从而确保该轴流压缩机气动性能满足设计要求。

轴流压缩机原型机一般尺寸大。受到试验台位功率、转速、空间等试验条件的限制,相关厂商通常不具备对原型机进行气动性能试验的条件。此时,一般根据相似原理,对模型机进行气动性能试验,从而获得原型机的气动性能。当模型机与原型机的模化比较小时,通过相似原理获得的原型机气动性能不准确。本文提出一种轴流压缩机模型机与原型机的性能映射方法,该方法能够解决模型机与原型机的模化比较小时,通过相似原理获得的原型机气动性能不准确的问题,从而可以获得更加准确的原型机的气动性能。