XK-200型涡轮式气流分级机的研究工作

通过分析国内外涡轮空气分级机的研究开发状况及存在的主要问题，结合某单位新研制的XK-200型涡轮式气流分级机的需要，探索采用全流道流场数值模拟方法来研究涡轮式气流分级机内部流场。根据其内部流场分布的特点，辅助设计出分级精度高和分级效率高的高性能涡轮分级机。同时，探索适当的流场数值模拟方法来模拟和分析分级机内部流场的分布情况，以指导改进分级机流道的优化设计、设计方案评估优化及工艺参数(如分级机进出口压力、二次风的进风量等)的优化等。

结合X-K-200型涡轮式气流分级机的研究开发，我们完成如下相关研究分析工作:

1、定性研究分析XK-200型涡轮式气流分级机的结构、工作原理及其特点。分析分级机原初步设计方案模型的流道形状，发现原初步设计模型分级区内存在着突变过流断面。通过内部流场数值模拟证实了原初步设计方案分级区流道设计不合理。

2、由于分级机是一种“气一固”两相流体机械，其内部流场的流动情况相当复杂，运用两相流来计算整个分级机的内部流场相当困难。考虑到分级机的进行特点，其气相场已能反映出整个分级机内部流场的流动情况，对流动模型进行简化，采用气相单相流的流场计算分析分级机内部流场。

3、为了优选设计方案，在三种方案模型的边界条件、求解控制参数等均采用相同设置条件下，应用商用软件FLUENT对XK-200型涡轮式气流分级机的三种方案模型进行流场的数值模拟分析。

4、为确定出三种方案中的优秀设计，对分级机喷嘴出口产生的超音速速度大小、喷嘴出口到混合区中心速度的哀减情况及分级区内三维分速度(轴向速度、径向速度和切向速度)的分布情况进行分析比较，以确定出优秀设计方案。

对三个模型的计算结果进行对比分析，得出了以下结论:

1、气流式涡轮分级机的分级区流道内不能存在狭窄过流断面;

2、分级叶轮的长短是影响分级机内腔流场的重要因素;

3、分级机的出口压力、叶轮的旋转速度及二次风量等都是影响分级机内腔流场的重要原因。