免费论文：小型高转速离心式制冷压缩机叶轮设计计算研究

随着航空机载电子设备规模及集成程度的增加，其发热量也显著增加，这使得现用空气循环冷却系统日益显露出一定的局限性。采用蒸汽压缩循环制冷系统已逐渐成为先进战机环控系统的发展趋势。离心式压缩机是蒸汽压缩循环制冷系统的关键设备，因此有必要对机载蒸汽压缩制冷系统用小型高转速离心式压缩机展开深入研究。 本文首先对一空气工质大型低转速离心式压缩机叶轮（NASA LSCC）流场进行数值计算，以验证数值计算方法的可靠性。然后对空气工质小型高转速离心压缩机叶轮流场进行了设计计算，并研究了主要几何参数的变化对所设计的小型高转速离心式压缩机叶轮性能的影响，比较了该小型高转速离心式压缩机叶轮与低转速离心式压缩机叶轮在结构、性能上的差异，得到了一系列实用的结论：该类叶轮的出口与进口区域面积比小于1；采用高转速可以改善该类叶轮的效率；转速的增加可以在一定程度上提高叶轮的最高效率，但效率特性曲线仍保持同样的趋势，且随着转速的增加特性曲线向高流量侧偏移；该类叶轮的最佳叶片数比源于大型离心压缩机理论的叶片数经验公式估计值要小；叶尖间隙对该类叶轮性能的影响较大流量离心压缩机要大，当叶尖顶部间隙增大时，叶轮总压比及效率明显下降。然后运用C++语言编制程序进行R134a工质的小型高转速离心式制冷压缩机叶轮的一元初步设计，并在此基础上进行三元设计。通过数值方法研究不同几何参数变化对叶轮性能的影响，以优选出一组参数重新进行三元叶轮的设计并对其进行进一步的改进，最终得到一比较满意的小型高转速离心式制冷压缩机叶轮，计算显示,在转速为50500r/min，进口流量为0.3681kg/s时，该叶轮的多变效率达72.77%。本文运用CFD软件进行离心压缩机三元叶轮的设计及改进，探索并发展了一条适合小型高转速离心式压缩机叶轮工程化设计的途径。本文的研究方法和结果为飞机高性能空气循环制冷系统和蒸汽压缩循环制冷系统中小型高转速离心式压缩机的发展奠定了良好的基础。

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