离心压缩机弯道回流器子午型线的改进研究

以某大型多级离心压缩机第1级为研究对象，在设计工况下对其内部的三维可压缩黏性流动进行数值模拟并对子午面流动进行分析，发现弯道进出口附近各存在一个明显的气流分离区域，且弯道进口处的气流分离比出口处更加严重。针对这一主要问题，该文对该级弯道回流器的子午型线进行了改进。改进的主要思路是减小弯道前半部分通道的扩压度，并同时加大弯道出口内侧的转弯半径，主要做法是在不增加整级轴向尺寸的前提下，用任意曲线取代传统弯道的同心圆环结构，给定弯道回流器子午型线的外侧型线，采用Bezier曲线对内侧型线的2段曲线进行参数化描述，利用遗传算法和反向传播(back-propagation，BP)神经网络相结合的方法对内侧型线进行优化，得到新的弯道回流器子午型线。数值模拟结果表明，与改进前相比，改进后弯道进出口附近的气流分离现象得到明显改善，弯道回流器的总压损失系数减小，回流器出口气流更加均匀，在设计工况点，弯道回流器多变效率提高20.14%，整级多变效率提高2.47%，在0.8~1.2设计流量的变工况范围内，压缩机级的整体性能也都有所提高。