基于MFX的风机叶片数值模拟分析

以某流通风机叶片为研究对象,利用计算流体力学软件CFX,采用标准k-ε湍流模型对风机的三维流场进行数值模拟.在假定数值模拟的准确的前提下,利用结构动力学软件ANSYS中的MFX耦合模块对风机叶片进行流固耦合分析,讨论了标准风量下风机运行时叶片的安全性,为风机的设计提供有利的参考.     

径向直叶片风机三相除尘数值模拟

文章利用Fluent流体仿真软件在欧拉坐标系中采用Realizableκ-ε湍流模型描述径向直叶片风机的气相湍流流动,在拉格朗日坐标系中采用离散相模型(discrete phase model,DPM)描述径向直叶片风机的粉尘与液滴的运动,同时考虑气、液、固三相之间的耦合关系,基于Euler/DPM/DPM模型对风机内部流场进行数值模拟。计算结果表明,风机的气相流场较为复杂,具有强旋流特点;液滴相在风机叶轮的强烈扰动作用力下充满整个风机;大中粒径的固体颗粒基本被风机叶片上水膜捕捉,而小粒径的颗粒一部分被风机叶片捕捉或被甩到风机蜗壳壁面而被其上的水膜捕集,另一部分则会从风机出口逃逸。通过将数值计算结果与实验值进行对比,验证了三相流模型用于模拟风机内部三相流动的可行性与准确性,该模型可用于进一步研究运行参数对风机除尘效率的影响及风机的结构优化设计。     

空调风扇叶片进口角及弦长变化对其固有频率的影响

用有限元方法对空调风扇叶片进口角、叶片弦长变化对其固有频率的影响规律进行了研究 .首先利用一个悬臂梁算例验算了软件有限元计算的误差情况 ,接着分析低阶条件下的空调风扇简化模型的合理性 ,最后在叶片进口角、叶片弦长变化等不同条件下 ,对简化模型进行固有频率计算 ,得到了叶片进口角、叶片弦长变化对空调风扇固有频率影响的近似规律     

风机叶片结冰对其一体化结构动态响应影响的数值分析

基于美国可再生能源实验室的导管架式一体化海上风机模型,将计算流体力学(CFD)方法与风机一体化分析方法进行耦合,研究叶片结冰过程及其结冰后对风机整体动态性能的影响.首先将一体化分析得到的叶片运动姿态输入到CFD中,采用离散多相模型和融化-凝固模型进行三维风机叶片覆冰增长模拟,然后应用k-ε湍流模型计算结冰前后的气动性能,最后将叶片覆冰后的气动载荷结果返回到一体化分析方法中,分析叶片结冰对风机整体响应产生的影响.计算结果表明,叶片沿叶展方向结冰呈线性增加,结冰主要集中在叶片前缘,叶尖处积冰最厚;覆冰后叶片各剖面翼型升力系数降低、阻力系数升高.叶片结冰会降低整机功率、转子的转矩和转速,叶尖和塔顶产生额外振动响应,风机达到额定功率所需风速增大.     

小型前弯离心风机叶轮参数优化

为了提高小型前弯离心风机的气动性能,以汽车座椅通风用离心风机为研究对象,采用数值模拟与正交试验相结合的方法,研究叶片数、叶片出口角、叶片进口角以及叶片厚度对离心风机气动性能的影响. 基于小风量风机性能实验台,验证数值模拟结果的正确性. 选取三水平正交表L9（34）进行此次试验,建立了9种不同参数组合下的叶轮模型,以最大静压为优化目标,采用计算流体动力学方法,得到了最佳离心风机参数组合. 对优化前、后离心风机内部流场的压力与速度分布进行了对比分析. 由正交试验结果分析可知,各参数对离心风机最大静压影响的主次顺序为叶片出口角、叶片进口角、叶片数和叶片厚度;达到最大静压的参数组合为：叶片数55,叶片进口角95°,叶片出口角125°,叶片厚度0.8 mm. 优化后离心风机的无因次特性曲线优于原有风机,在高效率区域静压可提高3.78%~10.67%,具有更好的气动性能. 对比优化前、后离心风机内部流场的压力与速度分布可知,优化后的离心风机内部流场分布更加均匀,在叶轮进口处低压区的压力更低,速度更大,更有利于气流的进入.     

风机叶片维修平台的力学性能分析及优化设计

目的分析风机叶片维修平台的力学性能,对其进行优化调整,解决供能设备未来维修风险问题.方法应用Solidworks软件建立风机叶片维修平台的三维模型,并将模型导入到ANSYS Workbench中建立有限元模型,在额定载荷、额定偏载和超载三种工况下进行静力学分析,对平台的刚度、强度进行校核;应用ANSYS Workbench中的拓扑优化模块进行优化;在Solidworks中对拓扑优化结果进行调整,得到最终设计方案.提取平台的前6阶模态,得到其固有频率及振型图.结果经过对模型的优化,在三种工况下平台的最大变形为1.61 mm,最大等效应力为110.65 MPa,满足设计要求.模态的提取为避免结构共振提供了理论依据.结论所设计的风机叶片维修平台安全可靠、拆装方便、便于转场运输,有较强的可用性;通过对所设计的平台进行优化设计及静力学验证,在比原始模型减重24.2%的情况下满足设计要求,为相关产品的设计提供了参考依据.     

风电塔架及叶片的监理控制研究

围绕国有风力发电设备企业发展核心,以某兆瓦低风速长叶片双馈风力发电机组研制为原型,论述了风机塔架及叶片对整体机组的重要性。同时,从技术、质量、进度等方面对如何控制监理风机塔架及叶片关键零部件进行了研究,针对风机塔架、叶片的监理流程、方式、技术要求、控制体系、评价指标等进行了详细论述。最后,论文通过具有一定规模的风场实际状况为例,对关键设备过程和监理前后进行对比分析,结果表明:通过实施监理,风机产品质量得到明显提升。     

《冶金风机叶片磨损故障仿真研究》

在钢铁冶金行业,冶金风机大部分会长期在高浓度金属颗粒的环境中工作,这类风机的叶片磨损故障经常产生,原因是金属粉尘与叶轮叶片高速碰撞导致风机转子失平衡、叶片断裂。所以分析诊断叶片磨损情况十分重要。由于高浓度金属粉尘工作环境实验室无法模拟,故该类故障的样本无法在转子实验台上实验获得详细样本数据。本文采用气固两相流理论和计算流体力学FLUENT软件来研究叶片磨损的产生机理和叶片磨损过程,对冶金风机叶片磨损故障进行仿真研究。     

多级轴流风机轴向间距变化对性能的影响

运用三维黏性流动计算软件NUMECA-FINE对1台多级轴流风机进行了数值模拟计算.针对3种不同动静叶排轴向间距,重点分析了轴向间距的变化对风机性能的影响.结果表明,在额定流量附近随着动静叶排轴向间距减少,动静叶片间距对风机的效率和压升影响不大.因此,适当改变风机动静叶排轴向间距不会影响风机压升和效率,从而可减小多级风机的轴向尺寸,以方便发电机结构布置.     

基于汉密尔顿定理的垂直轴风机叶片振动分析

为了研究垂直轴风机叶片的振动特性,这里选择了NACA0015型号机翼为垂直轴风力发电机叶片截面。细长的风机叶片可看作欧拉梁。从汉密尔顿定理出发,推导出叶片弯曲—扭转耦合的振动方程式。通过中央差分法将叶片空间以及振动方程式做离散,在叶片两端为固定支撑的情况下进行求解,研究旋转速度、叶片长度和叶片截面的弦长对自然频率的影响,以及对于叶片实心和空心2种情况进行对比。分析结果表明:叶片长度越长,自然频率越小;叶片的旋转速度越大,自然频率越小;叶片截面的弦长和自然频率近似成正比的关系;叶片在实心和空心2种情况下自然频率的差距非常大。