一种半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法与流程

本发明涉及离心式压气机的流量控制，尤其涉及一种半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法。

背景技术：

1、半开式离心压气机因其高效性能而在鼓风机、空气压缩机及涡轮增压器等领域得到广泛应用。然而，在低流量工况下，这些设备可能遭遇喘振现象——即叶轮内部局部流体出现逆向倒流，导致设备振动加剧甚至损坏，而实际中又由于运行条件(如环境温度、海拔高度)的变化以及系统阻力的影响，离心压气机经常需要在低于设计点流量的情况下工作，因此，拓展其小流量的应用范围至关重要。

2、目前，最常见的解决方法是一律根据叶片的喉口位置确定压气机罩壳的流量扩展孔的开孔位置，以扩大可操作的小流量范围，然而，实践中发现，这种方法并不总是有效，例如有时根据该方法的开孔位置无法显著增加流量范围，无法达到期望的效果，有时虽能增加流量但又会牺牲气动效率。

技术实现思路

1、本发明提供一种半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，以克服现有技术无法有效确定流量扩展孔的最佳开设位置的技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

3、一种半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，具体步骤包括：

4、s1：建立需要拓展流量的压气机模型，并对其进行流场仿真分析，包括：设定需要拓展流量的压气机模型的转速，得到该转速下的进口流量与出口压力的曲线，基于进口流量与出口压力的曲线确定需要拓展流量的压气机模型的喘振点；

5、s2：基于压气机叶片的喉口位置确定压气机罩壳的流量扩展孔的开孔位置，从而得到带有流量扩展孔的压气机模型；

6、s3：对所述带有流量扩展孔的压气机模型进行流场分析，包括：基于喘振点所对应的进口流量大小设定带有流量扩展孔的压气机模型的进口流量，并同步获取流量扩展孔处的流量值，得到进口流量与流量扩展孔处的流量值的曲线图，根据该曲线图得到流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值；

7、s4：基于流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值在所述进口流量与出口压力的曲线上的位置，判断流量扩展孔的位置是否为最佳位置，若是，则完成对压气机罩壳的流量扩展孔的精确定位，并执行s6；否则，执行步骤s5；

8、s5：调整流量扩展孔的位置，并重复s3-s4；

9、s6：对最佳位置的流量扩展孔的尺寸和倾斜角度进行优化。

10、进一步地，基于流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值在所述进口流量与出口压力的曲线上的位置，判断流量扩展孔的位置是否为最佳位置，所涉及到的判断规则为：流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值在所述进口流量与出口压力的曲线上的位置对应的曲线斜率绝对值大于0.5，则说明流量扩展孔的位置为最佳位置。

11、进一步地，s5中，调整流量扩展孔的位置包括：向靠近叶轮出口方向调节流量扩展孔的开孔位置。

12、进一步地，s2中，基于压气机叶片的喉口位置确定压气机罩壳的流量扩展孔的开孔位置，包括：

13、s21：根据压气机的叶片类型选定两个用于确定流量扩展孔的开孔位置的叶片，即若压气机采用长短叶片，则根据相邻的两个长叶片确定流量扩展孔的开孔位置，若压气机采用相同长度的叶片，则根据相邻的两个叶片确定流量扩展孔的开孔位置；

14、s22：从所选定的叶片中的任意一个叶片的压力面进口叶尖外缘选择起始点，然后向另一个叶片的吸力面的叶尖外缘作连线，连线最短距离的位置为叶片的喉口，压气机罩壳与喉口对应的位置即为流量扩展孔的开孔位置。

15、进一步地，s1中，设定压气机的转速为额定点工况对应的转速或待扩大的小流量范围所对应的转速。

16、有益效果：本发明基于需要拓展流量的压气机模型获得了进口流量与出口压力的曲线以及压气机的喘振点，并对压气机罩壳进行开孔，通过读取流量扩展孔处的流量值，得到流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值，然后基于流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值在进口流量与出口压力的曲线上的位置，判断流量扩展孔的位置是否为最佳位置，若是，则完成对压气机罩壳的流量扩展孔的精确定位，否则调整流量扩展孔的位置，直到得到最佳位置，从而扩大压气机可操作的小流量范围，本发明解决了一律根据叶片的喉口位置确定压气机罩壳的流量扩展孔的开孔位置并不能保证有效增加流量范围的问题，保证精准确定流量扩展孔的位置，使得开设的流量扩展孔既能起到增加流量范围的作用同时又保证气动效率不受影响。

技术特征：

1.一种半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，其特征在于，具体步骤包括：

2.根据权利要求1所述的半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，其特征在于，基于流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值在所述进口流量与出口压力的曲线上的位置，判断流量扩展孔的位置是否为最佳位置，所涉及到的判断规则为：流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值在所述进口流量与出口压力的曲线上的位置对应的曲线斜率绝对值大于0.5，则说明流量扩展孔的位置为最佳位置。

3.根据权利要求2所述的半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，其特征在于，s5中，调整流量扩展孔的位置包括：向靠近叶轮出口方向调节流量扩展孔的开孔位置。

4.根据权利要求3所述的半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，其特征在于，s2中，基于压气机叶片的喉口位置确定压气机罩壳的流量扩展孔的开孔位置，包括：

5.根据权利要求1所述的半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，其特征在于，s1中，设定压气机的转速为额定点工况对应的转速或待扩大的小流量范围所对应的转速。

技术总结本发明公开了一种半开式离心压气机罩壳流量扩展孔的精确定位方法，S1：建立需要拓展流量的压气机模型，并进行流场仿真分析，确定喘振点；S2：确定压气机罩壳的流量扩展孔的开孔位置，从而得到带有流量扩展孔的压气机模型；S3：对带有流量扩展孔的压气机模型进行流场分析，得到进口流量与流量扩展孔处的流量值的曲线图，根据该曲线图得到流量扩展孔处的流量值为0时的进口流量值；S4：判断流量扩展孔的位置是否为最佳位置，若是，则完成对流量扩展孔的精确定位；否则，执行步骤S5；S5：调整流量扩展孔的位置，并重复S3‑S4。本发明能够精准确定流量扩展孔的位置，使得开设的流量扩展孔既能起到增加流量范围的作用同时又保证气动效率不受影响。技术研发人员：李瑜,王本义,安然,乔巍,季玲,刘志坚受保护的技术使用者：中车大连机车研究所有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6