Experimental Investigation of Impel

Experimental Investigation of Impeller-Diffuser Interaction
in a Centrifugal Compressor
CSME Forum 2006, Calgary
Rita Patel*, Eric Savory*, Robert Martinuzzi**
*Department of Mechanical and Materials Engineering
University of Western Ontario
London, Ontario, Canada N6A 5B9
Phone: [phone], Fax: [phone], e-mail: [e-mail]
**Department of Mechanical and Manufacturing Engineering
University of Calgary
Abstract
Due to the complex nature of the flow in the
impeller-diffuser section of a centrifugal
compressor little experimental research has
been done in this area. The purpose of the
current study is to experimentally
investigate the flow field experienced within
this section. Laser Doppler Velocimetry
(LDV) will be employed to obtain
measurements in this highly confined flow
field. Before investigation may take place,
the LDV technique must be validated for
such purpose. This paper presents a novel
test facility that is presently being built to
model the flow of an impeller by using a
stationary cascade rig. In conjunction with
CFD results, the test rig will allow for
validation of LDV results. Upon full
validation, the measurement technique may
be applied to a full-scale centrifugal
compressor rig.
Acronyms
CFD – Computational Fluid Dynamics
HWA – Hot-Wire Anemometry
LDV – Laser Doppler Velocimetry
Introduction
The centrifugal compressor has a
widespread application in both small aircraft
engines and helicopters. Consisting of two
main components, the rotating impeller and
stationary diffuser, its purpose is to achieve
the highest possible pressure rise by turning
the flow from axial to radial.
Much experimentation has been done on the
individual components of the centrifugal
compressor. However due to the
inaccessibility of the impeller-diffuser
section, little work has been done to study
the affects of either component on the other.
The impeller exhibits a circumferentially
non-uniform (jet-wake pattern) at discharge,
which convects into the diffuser. The
diffuser then experiences disturbances in the
form of inlet angle and velocity fluctuations.
Depending on geometric and flow
conditions, diffuser vanes produce unsteady
pressure disturbances affecting the relative
impeller flow.
In terms of the impeller flow Eckardt (1976)
observed that system rotation and curvature
effects suppress the turbulent mixing at the
jet-wake shear layer causing the distorted
flow to be preserved and enhanced up to the
impeller discharge.

Kết quả (Việt) 2:

Thực nghiệm điều tra của Cánh-Diffuser tương tác
trong một ly tâm nén
CSME Forum 2006, Calgary
Rita Patel *, Eric Savory *, Robert Martinuzzi **
* Cục Cơ khí và Kỹ thuật Vật liệu
Đại học Western Ontario
London, Ontario, Canada N6A 5B9
Điện thoại: [phone], Fax: [phone], e-mail: [e-mail]
** Cục Cơ khí và Kỹ thuật Sản xuất
Đại học Calgary
Abstract
Do tính chất phức tạp của dòng chảy trong
phần cánh quạt-khuếch tán của một ly tâm
máy nén ít nghiên cứu thực nghiệm đã
được thực hiện trong lĩnh vực này. Mục đích của
nghiên cứu này là để thực nghiệm
điều tra các trường dòng chảy kinh nghiệm trong
phần này. Laser Doppler Velocimetry
(LDV) sẽ được sử dụng để có được
các phép đo lưu lượng giới hạn cao này
lĩnh vực. Trước khi điều tra có thể diễn ra,
các kỹ thuật LDV phải được xác nhận cho
mục đích đó. Bài báo này trình bày một cuốn tiểu thuyết
cơ sở thử nghiệm mà hiện nay đang được xây dựng để
mô hình dòng chảy của một cánh quạt bằng cách sử dụng một
thác giàn khoan cố định. Cùng với
kết quả CFD, giàn khoan thử nghiệm sẽ cho phép
xác nhận các kết quả LDV. Khi đầy đủ
xác nhận, các kỹ thuật đo lường có thể
được áp dụng cho một quy mô toàn ly tâm
giàn nén khí.
Từ viết tắt
CFD - Computational Lỏng Dynamics
HWA - Hot-Wire Anemometry
LDV - Laser Doppler Velocimetry
Giới thiệu
Các máy nén ly tâm có
ứng dụng rộng rãi trong cả hai máy bay nhỏ
động cơ và máy bay trực thăng. Bao gồm hai
thành phần chính, các cánh quạt quay và
bộ khuếch tán tĩnh, mục đích của nó là để đạt được
áp suất có thể tăng cao nhất bằng cách chuyển
dòng chảy từ trục hướng tâm.
Nhiều thí nghiệm đã được thực hiện trên các
thành phần riêng lẻ của ly tâm
máy nén. Tuy nhiên do sự
tiếp cận của các cánh quạt-khuếch tán
phần, ít công việc đã được thực hiện để nghiên cứu
sự ảnh hưởng của một trong hai thành phần trên khác.
Bánh công tác trưng bày một circumferentially
không đồng nhất (jet-thức pattern) khi ra viện,
mà convects vào bộ khuếch tán . Các
bộ khuếch tán sau đó kinh nghiệm rối loạn trong các
hình thức đầu vào góc và vận tốc dao động.
Tùy thuộc vào hình học và dòng chảy
điều kiện, cánh hướng khuếch tán sản xuất không ổn định
rối loạn áp lực ảnh hưởng đến tương đối
dòng bánh công tác.
Trong điều kiện của các cánh quạt chảy Eckardt (1976)
quan sát thấy rằng hệ thống luân chuyển và độ cong
tác dụng ngăn chặn sự pha trộn hỗn loạn ở các
lớp cắt jet-thức gây ra méo
dòng chảy cần được bảo tồn và nâng cao lên đến
xả cánh quạt.