一种离心压缩机级间加气的数值计算模型及其使用方法与流程

本发明涉及离心压缩机领域，具体而言涉及一种离心压缩机级间加气的数值计算模型及其使用方法。

背景技术：

1、离心压缩机的级间加气是石油化工装置节能增产的重要手段，且随着装置的大型化、工艺的精细化，级间加气结构在各种工艺气的离心压缩机中不断涌现，且单次加气流量远高于上游通流的工艺要求也越来越普遍。离心压缩机的级间加气会对其下游通流气动匹配及压缩机整机性能产生较大影响。目前大流量级间加气的设计优化及其内部流动特性的精准预测已是提升离心压缩机设计水平的关键因素之一。

2、目前，离心压缩机级间加气设计与优化最常用的方法就是数值分析法，离心压缩机级间加气的气动分析通常包括内部流动特性和下游通流级性能影响分析，其模型为上游相邻通流级、级间径向加气结构及下游相邻通流级组成的复杂耦合计算模型，但是，该数值计算模型网格数量极大，不仅数值计算效率低，而且对计算资源的要求高。

技术实现思路

1、在
技术实现要素：
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种离心压缩机级间加气的数值计算模型，包括单叶道上游通流级模型以及下游通流级模型；

3、所述下游通流级模型包括级间加气结构以及与所述级间加气结构连通的下游通流级，所述级间加气结构上开设有环形射流进口，所述环形射流进口与所述单叶道上游通流级模型的出口连通。

4、可选地，所述单叶道上游通流级模型包括依次连接的上游叶轮、上游无叶扩压器、上游弯道以及上游回流器；其中，所述回流器的出口为所述单叶道上游通流级模型的出口。

5、可选地，所述下游通流级包括依次连接的下游叶轮、下游无叶扩压器、下游弯道以及下游回流器。

6、可选地，所述级间加气结构包括级间加气侧流通道以及级间加气流道；

7、所述级间加气侧流通道沿所述环形射流进口的径向延伸；所述级间加气测流通道与所述级间加气流道连通，所述级间加气流道还分别与所述环形射流进口及所述下游叶轮连通。

8、可选地，所述上游回流器的出口沿轴向延伸。

9、第二方面，本发明实施例提供了一种离心压缩机级间加气的数值计算模型的使用方法，应用于上述离心压缩机级间加气的数值计算模型，包括：

10、利用单叶道上游通流级模型，通过数值计算获得所述单叶道上游通流级模型的出口截面的总温、总压以及气流角分布；

11、根据所述单叶道上游通流级模型的出口截面的总温、总压以及气流角分布的均匀性，确定环形射流进口的参数；

12、获取级间加气结构的加气参数；

13、基于所述环形射流进口的参数及加气参数，利用下游通流级模型，得到级间加气结构的内部流动特性参数以及下游通流级气动性能参数。

14、可选地，所述根据所述出口截面的总温、总压以及气流角分布的均匀性，确定环形射流进口的参数，包括：

15、在所述单叶道上游通流级模型的出口截面的总温、总压以及气流角分布均匀的情况下，计算获得所述单叶道上游通流级模型的出口截面的总温质量平均值、总压质量平均值以及气流角的质量平均值；

16、将所述单叶道上游通流级模型的出口截面的总温质量平均值、总压质量平均值以及气流角的质量平均值，确定为环形射流进口的参数。

17、可选地，所述根据所述出口截面的总温、总压以及气流角分布的均匀性，确定环形射流进口的参数，包括：

18、在所述单叶道上游通流级模型的出口截面的总温、总压以及气流角分布不均匀的情况下，获取全叶道的上游通流级的回流器数量；

19、根据全叶道的上游通流级的回流器数量，对所述单叶道上游通流级模型的回流器进行复制及圆周排布，以得到全叶道的上游通流级的出口截面总温、总压及气流角分布值；

20、将全叶道的上游通流级的出口截面总温、总压及气流角分布作为环形射流进口的参数。

21、根据本发明实施例所提供的一种离心压缩机级间加气的数值计算模型及其使用方法，能够大大减少离心压缩机级间加气结构数值计算模型的网格数，并且在保证数值计算精度的基础上，简化了级间加气的数值计算模型，提升数值计算效率，并且也降低了对计算资源的要求，特别适用于级间加气流量大于5倍上游通流流量的离心压缩机。

技术特征：

1.一种离心压缩机级间加气的数值计算模型，其特征在于，包括单叶道上游通流级模型以及下游通流级模型；

2.根据权利要求1所述的离心压缩机级间加气的数值计算模型，其特征在于，所述单叶道上游通流级模型包括依次连接的上游叶轮、上游无叶扩压器、上游弯道以及上游回流器；其中，所述回流器的出口为所述单叶道上游通流级模型的出口。

3.根据权利要求1所述的离心压缩机级间加气的数值计算模型，其特征在于，所述下游通流级包括依次连接的下游叶轮、下游无叶扩压器、下游弯道以及下游回流器。

4.根据权利要求3所述的离心压缩机级间加气的数值计算模型，其特征在于，所述级间加气结构包括级间加气侧流通道以及级间加气流道；

5.根据权利要求2所述的离心压缩机级间加气的数值计算模型，其特征在于，所述上游回流器的出口沿轴向延伸。

6.一种离心压缩机级间加气的数值计算模型的使用方法，应用于权利要求1-5任一项所述的离心压缩机级间加气的数值计算模型，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述出口截面的总温、总压以及气流角分布的均匀性，确定环形射流进口的参数，包括：

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述出口截面的总温、总压以及气流分布的均匀性，确定环形射流进口的参数，包括：

技术总结
本发明公开了一种离心压缩机级间加气的数值计算模型及其使用方法，该数值计算模型，包括单叶道上游通流级模型以及下游通流级模型；所述下游通流级模型包括级间加气结构以及与所述级间加气结构连通的下游通流级，所述级间加气结构上开设有环形射流进口，所述环形射流进口与所述单叶道上游通流级模型的出口连通。本发明的离心压缩机级间加气数值计算模型较原数值计算模型，可以实现大大减少数值计算模型的网格数，并且在保证数值计算精度的基础上，简化了级间加气的数值计算模型，提升数值计算效率，并且也降低了对计算资源的要求，特别适用于级间加气流量大于5倍上游通流流量的离心压缩机。

技术研发人员：吕晓峰,孙玉莹,王懿,任霁筇,王国欣,国成,王开宇,孙昊强
受保护的技术使用者：沈鼓集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12