仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究

摘要

为提升离心叶轮的气动性能及降低流动损失，以鲨鱼表皮微沟槽为仿生原型，结合数控加工工艺开展了仿生圆弧微槽对离心叶轮气动性能影响的数值研究。针对叶片压力面和吸力面，首先在50%叶高处分别布置不同尺寸的仿生圆弧微槽，探求能使离心叶轮性能得到提升的最佳微槽尺寸；然后，分别按一定叶高间隔布置最佳尺寸的仿生圆弧微槽，研究微槽数量对离心叶轮流场和性能的影响；最后，按不同叶高间隔同时布置不同数量的仿生圆弧微槽，进一步探究其对气动性能的影响规律。数值结果表明：相对宽度为2%、深度为5%的微槽是提升离心叶轮性能的最佳微槽尺寸；在压力面和吸力面分别以7%、6%叶高间隔布置13、16条微槽，能够显著改善叶轮出口截面的流场分布，从而降低流动损失；在压力面和吸力面同时布置最佳尺寸及数量的微槽，能够进一步提升离心叶轮的气动性能，设计工况下等熵效率提升了0.63%,压比提升了0.40%。研究工作可为离心叶轮的设计优化及数控加工提供参考。

关键词

离心叶轮 / 仿生圆弧微槽 / 数控加工 / 气动性能 / 等熵效率

基金资助

国家自然科学基金资助项目(52130603)