计算空压机性能的过程

　　本文以多级离心空压机为例，运用ANSYS的参数化设计语言，建立起整级全参数化几何建模和网格划分程序，考虑了空压机叶轮、进口整流器、机壳的扩压和反旋段等各部位的近200个设计参数和其它控制参数。通过调整这些参数即可快速地获得空压机整级(或整机)几何模型和满足CFD分析要求的全结构化网格模型，然后利用ANSYS分析模板，采用高性能并行计算，在很短时间内即可完成整级(或整机)的性能计算。

　　以空压机为代表的流体机械在国民经济各领域应用广泛，据统计，流体机械的能耗占到整个工业用电的10%以卜。高效能的流体机械设计能为国家节能降耗战略产生很大的作用，因而采用CFD软件进行流体机械的全二维性能分析和优化设计，以提高能源利用效率己逐步成为相关领域的核心设计技术之一。早期阶段，由于CFD分析过程复杂、耗时巨大，空压机设计领域的CFD应用上要都是在设计后期进行“验证”或进行“设计微调”，难以真正驱动设计。目前由于客户需求的深入和技术的进步，大量的商业CFD软件都针对包括离心空压机在内的各种流体机械开发了专门的设计分析工具，这些分析工具的通用性很强、交互使用很方便，但在快速调整设计、特殊结构的处理等方面的手段相对来说就比较欠缺了。现代空压机一般都是根据客户需求进行定制设计以达到高效能、高可靠性等指标，在有限的供货期内，要完成从性能设计和优化、结构可靠性设计和优化、工艺设计、模具加工、制造、总装侧试等整个过程，就要求尽一切可能提高设计效率、缩短设计时间。如果达不到快速设计和制造的能力，就有可能是用现有的“固定型号”去“凑合着”满足客户的特定需求，固定型号的“有限性”与客户需求的“无限性”之间矛盾重重，通常只有以牺牲客户利益为代价来满足供货周期的要求。有没有可能在比如不超过一周的时间内，就定制设计出满足客户特定需求的高性能空压机产品，使其达到气动效率高、喘振裕度高、有效工作范围宽、压升适应性强、结构强度和寿命高、转子动力学特性优异等指标?本文所做的工作就是在这方面进行有益的探索，并得到工程实践的检验。