微型燃气轮机离心压缩机管道扩压器的气动设计与性能评估
数值分析
2024-04-19 v1 数值分析
摘要
本研究提出了一种新方法，用于优化微型燃气轮机离心压缩机中管道扩压器的几何参数，针对100 kW机组量身定制。该方法借鉴了优化翼型扩压器的见解，并解决了管道扩压器独特的拓扑挑战，利用扩压器图谱提高设计精度。通过基于3D-RANS的稳态CFD模拟（使用ANSYS CFX求解器）验证了该方法的有效性。在100%转速下的性能对比评估表明，性能最佳的管道扩压器在效率上略逊于翼型扩压器，总对总等熵效率为82.2%，而翼型扩压器为84.4%。然而，它提供了更小的迎风面积，增强了紧凑性。分析还揭示了管道扩压器前缘几何形状的双重影响，它会产生两个反向旋转的涡旋。这些涡旋在伪无叶区和半无叶区具有有益效果，同时在通道区引入不稳定因素。本研究强调了潜在的权衡，并概述了不利效应占主导地位、导致显著流动分离的条件。这些见解为改进扩压器设计以更好地平衡性能与空间效率铺平了道路，标志着分散式电力系统微型燃气轮机压缩机技术的关键一步。
引用
@article{arxiv.2404.11828,
title = {Aerodynamic Design and Performance Evaluation of Pipe Diffuser for Centrifugal Compressor of Micro Gas Turbine},
author = {Sujal Bhavsar and Santanu DE},
journal= {arXiv preprint arXiv:2404.11828},
year = {2024}
}