题目：离心压气机气动设计与数值分析

离心压气机由于单级压比高，轴向尺寸小，稳定工作范围宽等优点而被应用于国民经济众多领域，在飞机发动机、涡轮增压器、风机、微型燃气轮机等军用和民用产品上，离心压气机都是关键部件。因此，设计出高性能的离心压气机十分必要。而离心压气机中的流动十分复杂，与实验方法相比，数值模拟方法能更加便捷、有效、全面的获得流场信息，从而指导设计。 论文工作在深入调研离心压气机气动设计技术基础上，围绕提高离心压气机气动性能而展开。开发、完善了离心叶片造型程序，通过对Krain叶轮数值模拟标定数值计算精度，利用研发程序改进、改型设计得到了性能更佳的离心叶轮，并通过对轴流/离心组合压气机数值模拟，验证、分析了设计压气机的气动性能，指出了改进设计方向。 首先，进一步开发、完善已有离心压气机叶片造型基础程序。经分析、理解指出基础程序缺陷，然后对其进行进一步开发，新增了小叶片造型、前后缘修圆和自由曲面造型功能，并对程序做了适应性调整，为离心压气机气动设计做了工具准备。 其次，利用离心叶片造型程序对已有几何与实验结果的德国Krain离心叶轮进行数值标定与改进、改型设计。先对原型Krain离心叶轮进行数值模拟，通过计算值与实验值的比较，标定了模拟精度，同时分析了流场的不足。随后，针对流场缺陷，对原型的前后缘做改进研究，通过对各方案叶型的数值模拟与流场对比分析，设计给出了具有较佳气动性能的离心叶轮前后缘结构。为进一步改善流场，提高叶轮性能，本文又基于原型的叶片和流道几何从五个方面进行改型设计，经相同精度数值模拟确认，改型设计获得了一个更高性能的离心叶轮。研究工作既检验了造型程序的可靠性，又实现了课题的研究目的，具有工程应用价值。 最后，利用商用CFD软件NUMECA对863课题项目MW级燃气轮机轴流/离心组合压气机进行了全三维数值模拟，将设计点计算结果与指标要求进行比较分析，并计算、分析了三个折合转速下的特性曲线，以验证设计是否达到指标要求。随后进行了详细的流场分析，指出了设计不足，提出了改进方向。