新结构高压比小流量离心风机的进一步改进研究

通过改进固定元件,对一种部分流道进气的高压比小流量离心风机进行了进一步研究,在叶轮结构尺寸和转速完全相同的条件下,在弯道上加装了导流叶片,并改变了回流器叶片型线,改进后的新结构风机的流量仍为常规风机的流量的１０％－２０％,而全压则进一步提高为常规风机的１．８８倍。     

对旋风机两级叶轮等功率第二级叶轮变转速匹配研究

为了改善对旋风机在非设计工况时的性能,提出了两级叶轮等功率、第二级叶轮变转速匹配运行方法,即在工况变化时,调整第二级叶轮的转速,使第二级叶轮功率始终与第一级叶轮功率相同。利用理论分析、数值模拟和实验研究的方法,分析了对旋风机在两级叶轮等转速运行和第二级叶轮变转速匹配运行时的特性。研究表明:等转速运行时,第二级叶轮压升与功率受流量变化影响剧烈,导致小流量工况时第二级电机过载烧毁及大流量工况时风机压升与效率迅速下降;第二级叶轮变转速匹配改善了第二级叶轮的功率、效率特性,使对旋风机的压升特性更加平稳,由此减小了小流量工况时第二级叶轮的负荷,增大了大流量工况时第二级叶轮的压升与效率,风机的高效工作范围由33.18%拓宽至37.88%,阻塞工况裕度由36.9%拓宽至48.2%。     

内藏电动机形状对前向多叶离心风机性能的影响

为进一步提高风机产品的效率、降低噪声,对内藏电动机式前向多叶离心风机,用3种可伸缩套筒模拟内藏电动机进行了负机性能实验,利用5孔探针对叶轮出口流场进行了测试,并分析了内藏电动机引起风机性能变化的原因。研究结果表明,电动机长度、外径、头部倾角对风机性能和噪声有较大影响,而内藏电动机引起叶轮内部流动损失增大、叶轮水力效率降低是影响风机性能的主要原因。     

多翼离心风机分组优化设计对风机盘管整机气动性能的响应度研究

为提升空调器整机性能,揭示多翼离心风机各动静部件之间的协同匹配优化效果及整机状态下的流动特性,以风量作为主要参数,引入系数ε表征单风机性能变化对风机盘管整机性能变化的响应度。采用分组优化设计的方法研究了叶轮、蜗壳型线、蜗舌和集流器对单风机以及风机盘管整机气动性能的影响。研究结果表明：基于贝塞尔曲线的吸力面仿鱼形叶片设计对风机盘管整机性能的响应度最高,有效抑制了叶片吸力面上的流动分离,降低了气流对叶片前缘的冲击作用;偏流蜗壳型线和浅舌设计能够显著降低蜗壳内的流动损失,但是抗静压能力不足导致整机性能的响应度不高;外凸集流器设计有效改善了叶轮前盘与集流器间隙处的逆压梯度,虽然能够提升单风机性能,但是破坏了风机盘管整机的进气状态,气动性能响应度为负值。与原型机相比,采用分组优化设计之后的单风机风量提升了18%,效率提升了2.8%;风机盘管整机风量提升了11.2%,效率提升了0.83%。     

长短叶片开缝技术在离心风机设计中的应用

为高性能新型风机设计进行了应用技术研究,提出在离心风机叶轮设计中采用长短叶片开缝的新技术。这种技术综合了长短叶片和边界层吹气两种技术的优点,能有效改善流动。应用３维不可压Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程及ｋ－ε湍流模式的计算程序对叶轮长短叶片开缝技术的有关参数进行了数值优化,并选取了１６叶片的长短开缝叶片叶轮进行样机试制及现场测试。结果表明：长短叶片开缝叶轮与不开缝叶轮相比,全压提高,噪声下降,风机的性能曲线改善。本文的结果说明长短叶片开缝技术在离心风机的设计中有很好的应用前景,并已有生产厂家决定批量投产。     

横流风机与离心风机串联时风机气流特性试验

把风机串联运行时的动压-静压差曲线与理论叠加曲线进行比较,发现两风机串联时不一定符合串联叠加原理;不同种类风机串联时,风机前后位置不同,所得到的系统性能也不相同;离心风机作为前级风机时,系统静压变化较为缓慢,流量增加迅速;横流风机作为前级风机时,系统静压变化迅速,相对动压变化较小。     

6—30型风机流场的三维模拟与分析

离心风机在各个工业领域有重要应用,离心叶轮的设计者需要详细了解其内部流场的各种流动现象。本文采用CFD商用软件FLUENT6．1对离心风机内部流场进行了三维数值模拟。计算中采用了标准k-ε湍流模型与非结构化网格。通过模拟发现了蜗舌对叶轮中流动的影响和部分空气在叶轮中的螺旋状流动,捕捉到了离心通风机内部许多重要的流动现象,同时对计算结果进行了分析,对该类风机的性能改进提供了一定的依据。     

离心式、混流式三元叶轮的优化设计

本文根据三元流动普遍关系式与离心式叶轮实际气体流动模型,提出了按叶片最佳负荷规律与叶道内附面层不分离准则为约束条件的优化设计方法;研究了叶片中面形状按_A(s)=const与_A(s)=As+B两种扭曲规律变化的三元翼型,分别进行了正反问题的设计计算;给出了程序框图与计算结果.本文还对研制成的三元等厚度翼型叶轮的离心风机作了综合性能试验,试验结果表明,在流量系数为0.193、压力系数为0.55时,风机的全压效率达到了92.6%.     

基于非定常计算的对旋风机压力脉动分析

利用Realizable k-ε湍流模型对局部对旋负机进行了全流道非定常湍流计算,预测了前后两级化附近各干涉面上压力脉动的时域分布情况。分析结果表明,前后两级叶轮之间的动-动干涉、前后两级叶轮与其相邻部件之间的动-静干涉以及流动的周期非定常特性是对旋式通风机内部压力脉 动产生的主要根源;后级叶轮叶片对叶轮区域压力脉动的影响要远大于前级叶轮。数值模拟结果可以作为对旋风机叶轮部分气动噪声预估的参考依据。     

两种轴向蜗壳内部流动的数值分析

采用三维雷诺时均NS方程和标准kε湍流模型,对包含叶轮、无叶扩压器与轴向蜗壳于一体的子午加速风机进行了整机全流道的数值模拟.比较了这两种不同结构的蜗壳的内流特性.计算结果表明,非对称圆蜗壳在周向可以获得更加均匀的气流分布,整个流动过程中流动损失较小,对流动更为有利.这一结果对不同蜗壳的选择以及蜗壳的改善提供了参考.     

离心风机变工况流场分析

本文采用CFD商用软件FLUENT6．1对离心风机在不同工况下的内部流场进行了三维数值模拟,通过对比不同工况下离心风机内部流场的情况,找出不同工况下离心风机流场的变化,发现了叶轮入口正预旋受到蜗壳结构影响和不均匀性,小流量情况下空气流动受蜗舌影响显著。对减小流量变化对离心风机的影响,拓宽离心风机的工作范围的研究提出了一些建议。计算中采用了标准k-ε湍流模型与非结构化网格。     

离心通风机内部流场数值模拟

为降低离心通风机的能耗,在不同体积流量参数条件下应用Fluent软件对WDLH-450型离心通风机内部流场进行了数值模拟,得到风机效率、总压力和叶轮功率等数据.结果表明,总压力和效率等性能参数的模拟结果与实验测量数值非常吻合,验证了数值模拟的正确性.由于风机叶片为不规则几何体,使得风机在工作时内部流场非常复杂,叶片旋转时会产生不规则的气流,形成蜗壳区域气体的二次流动和叶轮前盘区域的涡流,造成叶轮和蜗壳区域流动能量的损失.同时,各叶轮流道的流场由于气流流动分布的不均匀性而存在压力不对称的现象.     

QLJ500型清粮风机的设计计算

从能量的角度,推导出清粮风机的理论全压HT∞,考虑到风机工作时各种能量的损失,得出实际压力HT。计算出风机的空气流量Q,确定了出风口气流速度V,并以HT、Q、V为主要参数,依据风机在清粮机上的总体配置和传动设计要求,结合各种性能系数,计算出风机设计的主要数据。对设计制造出的风机进行了出风口风速均匀性能测试。     

轴流风机与离心风机串联吸气特性的试验

对轴流风机与离心风机串联吸气性能进行了试验,得到了两种异类风机串联工作时的吸气性能曲线。试验结果表明,串联吸气全压与单风机全压相比在小流量区域全压显著增大,改善了风机的性能;串联后的效率曲线也得到改善,高效率区域增大,且两种风机在串联系统中的先后位置对吸气性能影响很小,提高了串联系统的适应范围。因此,轴流风机和离心风机串联适用于管道系统阻力大的情况,可以发挥离心风机压力高、轴流风机结构简单且易于串联的优势。     

进气畸变对大涵道比发动机压气机中介机匣性能的影响

大涵道比涡扇发动机中的压气机中介机匣内存在流动分离,由此造成的损失和出口流场畸变对航空发动机的性能有重要影响。通过根部安装20%高度的扰流器以模拟径向进气畸变,对一台大涵道比涡扇发动机的压气机中介机匣开展了畸变影响气动性能的实验研究。实验结果表明：进气畸变导致进口截面的总压恢复和损失系数相较于均匀进气分别下降了0.684%和增加了9.74%;总压和和总温在通道整体高度40%以下区域亏损严重;在出口截面,进气畸变导致总压波动幅度大且40%高度以下存在低压区;出口总温由于气流的掺混明显高于均匀进气条件,出口速度明显降低。畸变气流通过中介机匣后,总温和总压分布较进口的畸变度下降且分布更加均匀;相较于进口畸变总压约30%的波动量,在出口处已经减小到了约10%。可见中介机匣对进口径向畸变沿流向的发展有明显改善作用。     

射流风机空气动力特性与通流部件合理设计

射流风机已在公路隧道、铁路隧道及地铁通风中被广为应用.正确的进行射流风机的空气动力设计可以提高通风装置效率,降低隧道通风的运营成本.通过对射流风机的空气动力特性分析,论证了射流风机叶轮所产生的静压仅仅是用于克服风机本身的内部流动阻力,与改善隧道内通风状态无关.指出在进行射流风机空气动力设计时,应使得其叶轮产生的静压尽可...     

叶片数及轴向间隙对矿用对旋式轴流通风机气动性能的影响

以矿用对旋式轴流通风机为研究对象,应用计算流体力学软件FLUENT在不同叶片数及轴向间隙下对通风机气动性能进行三维流场模拟,分析不同叶片数及轴向间隙对通风机气动性能的影响.结果表明随着通风机前后两级叶轮叶片数的增加,通风机的全压会相应地增大,效率会先提高后降低,即存在一个前后两级叶轮叶片数的最佳组合,此时通风机的气动性能最佳.在前后两级叶轮最佳叶片数组合下,两级叶轮轴向间隙的增大会增加通风机流道内气流的摩擦损失,从而降低通风机的全压和效率;减小两级叶轮的轴向间隙可提高通风机的全压和效率,但叶片的振动和通风机的噪声会有所增大.研究结果对矿用对旋式轴流通风机的优化设计具有一定的指导意义.     

复合材料风机叶轮内流场数值模拟

应用粘性流体力学的基本原理,采用专业流体力学软件对复合材料风机叶轮内气流流动进行数值模拟,发现叶轮内气流流动状况不理想,据此对叶轮的叶片进行改进设计,得到了改进叶片设计后叶轮内的流场,改进了复合材料风机叶轮的结构,改善了叶轮内部气流的流动状况,提高了叶轮的气动性能,为研制出高性能的新型复合材料风机叶轮奠定了基础。     

低压轴流通风机流型的优化计算

在对低压轴流通风机级效率计算公式分析的基础上,考虑到叶轮内损失沿径向分布的不均匀性,应用最优化理论,提出了低压轴流通风机最优流型的数值计算方法,并给出了最优流型与目前风机设计方法中的常用流型对风机性能影响的比较。     

基于均匀设计法的高比转速离心风机研究

离心风机作为广泛使用的通用机械,是各大型企业生产环节中的主要耗能设备之一,因此每1%的效率提升,都对节能减排具有极大的意义;针对目前大型企业中存在大量离心风机运行时性能曲线向大流量、高比转速方向偏移而导致运行效率降低的情况,提出基于均匀试验设计法的适合于高比转速工况的高效离心叶轮的研究;以比转速为79的常用离心系列风机为基础,通过均匀试验设计耦合叶轮结构参数并进行数值模拟,得到的新离心叶轮模型在比转速为100的高比转速工况下静压效率提升至59.8%,在比转速为120工况区域静压效率提升至44.09%,平均静压提升4%～5%,表明这种设计方法是行之有效并且简单易于实施的设计方法。