离心叶轮几何形变对气动性能的影响

王宏亮　席　光

摘要：将数值流场分析方法与有限元方法相结合，利用流固耦合技术，由黏性流场分析得到流场的压力分布，并将其作为气动载荷施加于叶片表面进行应力应变分析，再对叶轮施加离心力载荷，分析离心叶轮叶片的变形情况，从结果中提取网格结点变形量，对叶片坐标进行修正得到工作状态下叶片的型线，并再次进行流场分析，为研究叶轮工作状态下叶顶间隙的变化对叶轮性能的影响，在固定转速下分别计算了3种叶顸间隙分布情况下的叶轮性能，研究表明：气动载荷下的叶片形变量仅占总体裁荷下形变量的1％到3％左右，工作状态下叶片最大形变位置为叶顶叶尖；变形的叶根与叶顶向轮盖靠近，造成叶顶间隙减小；在叶顶间隙为0.5mm时，叶轮出口间隙减小量最大达到原间隙的50％；由于叶顶间隙以及叶片型线的变化，使得离心叶轮等熵效率在小流量时下降0.9％～1.8％。

关键词：离心叶轮；叶片形变；流固耦合；气动性能；叶顶间隙

中图分类号：TB302.3O346文献标志码：A文章编号：0253—987X(2009)05—0046—05