小功率风冷发动机冷却系统的试验研究

本文论述了风冷柴油机冷却系统新型后向叶片风扇的设计,性能和经济效益。并根据试验和理论分析,对小功率风冷发动机冷却系设计中如何正确确定冷却系及冷却风扇的原始设计参数,后向叶片风扇应用的可行性及风扇结构尺寸、参数的优化设计等问题提出了一些看法。     

涵道风扇气动特性及其参数优化设计

为了解决涵道风扇组合系统复杂流场的计算问题并进一步提升涵道风扇的气动性能,应用CFD和动量源方法建立了较为精细的涵道风扇组合系统气动性能分析模型,明确了涵道风扇设计参数对气动特性的影响,对设计参数进行了优化设计,有效提高了涵道风扇的气动性能,优化后涵道风扇组合拉力提升了27.58%。     

ANSYS流固耦合离心风扇的强度计算

离心风扇是电机上的重要旋转部件,必须具有足够的强度和刚度,才能保证电机持续有效的安全运转。传统的电机设计中,对离心风扇的设计主要考虑其风压和风量的计算,对风扇的强度和刚度一般仅限于理论计算,随着目前单机容量的不断增大,风扇的直径也随之增大,对其强度和刚度提出更高的要求,传统的计算方法已经不能满足其使用要求,有限元法应用于机械结构的强度和刚度设计,对于离心风扇如此重要的旋转部件,除了离心力对其强度和刚度的影响,风扇运行时,叶片承受较高风压,此均布载荷的作用,也会对风扇的强度和刚度产生重要影响,本文基于ANSYS流固耦合的基础上,先后对风扇进行结构、流场分析,采用顺序耦合的方式,对离心风扇进行强度和刚度分析,具体以某变速恒频1.5 MW风力发电发电机组,双馈风力发电机离心风扇为例,对其进行流固耦合设计,并将计算结果作了详细比较。结果表明,流场对离心风扇的强度和刚度有较大影响,该结果将对电机离心风扇强度和刚度设计提供理论依据。     

汽车冷却系中风扇的优选方法

介绍了风扇在系统中匹配点的确定及其优选方法，并给出了应用实例。通过不同结构形式的风扇样品，根据其性能建立风扇性能数据库。应用风机相似理论，对风扇进行匹配和优选，可以大大减少汽车风扇设计中的设计和试验工作量，节约成本，提高效率。     

非轴对称静叶对跨声速风扇流场影响的数值研究

为研究非轴对称静叶应用于风扇/压气机中提高畸变条件下工作性能和稳定性的可行性,设计一种非轴对称静叶结构,并将其应用于某单级风扇.通过对均匀进口条件下原型风扇和非轴对称风扇流场进行求解,得到两型风扇的特性曲线,并对两型风扇在设计点工况下流场进行对比分析.结果表明:非轴对称风扇效率在最高效率点附近要高于轴对称风扇,但其稳定工作范围明显小于轴对称风扇;采用非轴对称静叶会增加动叶内的非定常扰动,使工作稳定性下降;非轴对称静叶区域内的角区分离得到明显抑制,流场得到改善.     

我院两项科研课题通过鉴定

一、“谷物联合收割机径向进气风扇研究”课题是机械工业部1983年下达我院的,由农机研究室朱永宁副教授负责。课题组通过对径向进气风扇的理论分析和大量的实验研究,掌握了这种风扇的性能规律和基本的结构参数;获得了单调下降性能曲线的径向进气风扇模型和设计方法;应用机械相似设计方法设计和制造了适合联合收割机喂入量为5～6公斤/秒、含杂率30%物料的径向进气风扇,在清选试验台上与传统的离心风扇作了对比试验,取得了良好的清选效果。最近,由河南省教委主持了鉴定。鉴定委员会认为:该项研究完成了既定任务,在单风道径向进气风扇研究方面,达到国内先进水平;在径向进气风扇与联合收割机清     

径向进气风扇应用于收获机械清选系统的研究

提要本文介绍了应用于收获机械清选系统的径向进气风扇的设计计算方法,并以中型脱粒机清选风良为倒作了应用计算.将设计的径向进气风扇与离心风扇在脱粒机和清选试验台上.进行了性能对比试验,证明了径向进气风扇应用于谷物收获机械的清选系统具有显著的优点.     

发动机冷却风扇叶尖参数优化

发动机冷却风扇是车辆冷却系统的重要组成部分,静压和轴功率是评价其气动性能的重要指标,而叶尖作为风扇做功的主要部分对风扇气动性能有较大影响.以发动机冷却风扇为研究对象,研究了风扇气动性能的计算方法和叶尖参数的优化方法.首先给出了风扇气动性能的计算方法,依据试验台建立风扇计算模型,利用模型仿真得到风扇在某一转速下的性能曲线,并与试验值进行了对比验证;然后以叶尖安装角、叶尖弦长、叶尖拱高为变量设计新风扇,基于正交试验法对各叶尖参数进行优化组合,给出了风扇叶尖参数的优化方法;最后通过风扇性能曲线、叶片压力图、叶片速度矢量图对优化结果进行分析,验证了优化方法的可行性.文中关于风扇叶尖参数的分析与优化方法,对发动机冷却风扇的设计具有指导意义.     

民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬设计

为了研究民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣声衬的降噪效果,基于Wiener-Hopf管道声传播预测方法和声阻抗模型,形成了风扇机匣声衬设计流程和方法,对某民用大涵道比涡扇发动机风扇机匣开展声衬设计研究,包括风扇前和风扇/外涵出口导流叶片(outlet guide vane, OGV)之间两段声衬的设计。首先,选择边线和飞越两个适航工况的管道可传播声模态作为降噪目标声源,以工程要求为设计边界,获得最优声阻抗和声衬结构参数;其次,在真实流道形状下,对所设计声衬在目标声源和其他频带声源的消声量进行评估。结果表明：所设计的两段风扇机匣声衬在目标声源插入损失和低阶叶片通过频率(blade passing frequency, BPF)其他声源处的消声量可观,达到声衬降噪的目的。     

相似理论在径向进气风扇上的应用

本文用风扇的相似性试验方法,证明了径向进气风扇基本符合相似理论。用相似方法设计的径向进气风扇,经实验表明,相似理论是可以应用的.     

加速型IGV对高负荷轴流风扇性能影响研究

目的 为了进一步提升小型高负荷轴流风扇在微小空间的高通流及高负荷能力,提出一种加速型进口导叶(IGV)结构设计方案。方法 采用三维设计软件Pro/E设计不同加速型IGV,通过数值模拟方法研究其对风扇不同流量系数下的压力系数、全压效率以及流道损失的影响。结果 采用加速型IGV使得风扇流道内通流能力增强,叶片尾缘气流延缓分离,下游流动更加均匀;随着进口气流加速程度的提高,设计工况点全压效率基本呈单调递增的趋势;相比无加速IGV风扇,当IGV加速程度为1.1、1.2时,在设计工况点,风扇压力系数提升百分比为1.61%,1.24%,效率分别提升了3.49%,5.05%;IGV的加速程度从1.0增至1.5时,风扇效率提高6.69%。结论 在小型高负荷轴流风扇中,加速型IGV与无加速IGV相比,加速型IGV对风扇压力系数以及效率的提升具有更优的效果,并且IGV加速程度也并非越大越好,当加速程度为1.1、1.2时风性能表现最优,为小型高负荷轴流风扇的研究提供相关设计参考。     

民用大涵道比风扇S2 反问题设计

 S2 反问题法是重要的初始设计评估手段。通过选择合理的损失模型并进行验证,得到了适用于大涵道比风扇的S2 反问题评估方法,并系统研究风扇关键几何参数对风扇气动效率的影响规律。结果表明:当进口机匣半径增大到一定程度,增大半径对于风扇效率的改善已不明显;当进口轮毂比大于0.295 时,风扇效率将急剧下降;流道形式采用等外径或近似等外径设计时,风扇具有更高的效率;而风扇出口尺寸的选择除满足流量系数的要求之外,还应考虑与下游部件的匹配,以提高整个压缩系统的效率。     

利用FPGA实现高速芯片的冷却风扇控制

风扇是高速芯片常用的冷却手段,它们能大幅度地降低高速芯片的温度,但也会产生大量噪声。根据温度调节风扇速度能明显地降低风扇噪声,但需要首先测量高速芯片的温度。在现场可编程门阵列(FPGA)中设计一个系统管理总线(SMBus)接口,与内含温度测量和自动风扇控制的芯片进行通讯,实现高速芯片的冷却风扇控制。重点介绍了SMBus接口标准的主要内容,详细描述了具体的硬件电路,并给出了FPGA设计中的几点注意事项。     

航空发动机风扇机匣声衬与进气道声衬联合设计方法

对于现代的大涵道比涡扇发动机,风扇噪声是主要的噪声源。风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬能显著降低风扇前传噪声。该两段声衬距离接近,所处的声场互相影响,有必要研究风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬的联合设计方法。本研究首先结合国内外进展,对声衬优化设计方法、声传播计算模型、声源模型、声阻抗模型、代价函数等声衬设计的关键环节进行讨论,并选择合适的方法形成一套完备的声衬设计体系与设计工具。同时,对航空发动机风扇机匣声衬(风扇前)与进气道声衬进行联合设计,得到单自由度与双自由度声衬两套方案,证明该工具的工程可行性与有效性。最后,对两种声衬方案进行了不同方面的评估,包括BPF噪声降噪效果、宽频降噪效果等。评估表明,在该设计思路下,两方案在飞越、边线、进场前两阶BPF噪声都能得到很好的降噪效果,并且双自由度声衬能够在更宽的频率范围内显示出降噪优势。但是,如果代价函数能够进一步囊括声衬的宽频吸声效果,双自由度声衬能够更优的宽频降噪效果。     

应用于风扇后传噪声的三维降噪声衬优化设计技术

当今大型民机无一例外均采用降噪声衬来满足噪声控制要求.已有的航空发动机降噪工作主要是针对风扇前传噪声进行声衬优化设计且为二维轴对称声衬降噪设计.与风扇前传噪声相比,风扇后传噪声的准确预测是个挑战.基于抛物线近似技术和Kriging代理模型技术,提出了风扇后传噪声三维降噪声衬设计方法和流程.首先基于线化欧拉方程,推导了其...     

基于涡量分析方法的轴流风扇结构优化设计

为研究涡量分析方法在轴流式冷却风扇优化设计中的应用,首先建立轴流风扇气动性能参数与周向涡量的直接数学物理关系,发现叶片表面平均周向涡量与风扇静压呈正相关;然后基于一款实例轴流冷却风扇,详细阐述了涡量分析方法步骤,建立了风扇管道数值计算模型,并从涡量角度指出了该款风扇的优化设计思路.结果表明:根据负周向涡量的分布,在风扇叶片表面增加导向筋,可以有效隔断负周向涡量的发展,提高平均周向涡量;利用涡量分析方法,合理设计风扇叶片压力面空气导向筋的形状、轴向高度及其厚度,可有效提高风扇气动性能;优化前后实例风扇测试结果最终验证了涡量分析方法可辅助于轴流冷却风扇的优化设计.     

风冷发动机离心式冷却风扇设计中的几个问题

风冷发动机冷却系统设计的优劣,直接影响到发动机动力性、经济性、可靠性、耐久性能的好坏与外尺寸的大小。它的任务是根据气缸内高温工质传给冷却空气的热量,设计出满足冷却所需风量、风压特性、且高效率,低噪声、尺寸小的冷却风扇。匹配为恰到好处的导风罩和布置合适的散热片,以合理组织与分配气流,控制柴油机在最佳热状况下工作。 其中,冷却风扇的设计至关重要。以往风冷发动机离心式冷却风扇的设计,大都是经验设计,即参考样机风扇,选择几何参数,用一定的结构尺寸来满足给定的性能要求。通常是按多种方案并设计制造后,进行     

低压轴流风扇性能的改善

在轴流叶轮常规准三维设计方法的基础上,采用前缘弯掠技术,运用CFD/CAD方法对空调器轴流风扇进行耦合设计,并且应用三维纳维-斯托克斯方程和Spalart-Allmaras湍流模型分别对国外样机风扇和新风扇进行了数值分析与性能实验.实验测试结果和内流计算结果符合较好,验证了设计方法的可行性和数值计算的有效性.研究结果还表明,采用大前弯角度和前掠角度的新轴流风扇减小了叶道中二次涡的影响范围,主流区域增大,基本消除了前缘分离现象;在气动性能基本保持不变的情况下,风扇噪声可降低0.5～1.3dB(A级声压级).     

进口导叶载荷分配对小型高压轴流风扇气动性能的影响研究

目的 针对小型高压轴流风扇气动性能的优化设计,提出对进口导叶与动叶不同载荷分配进行研究,寻找合适的分配规律以达到气动性能优化的目的。方法 根据进口导叶与动叶分配的不同载荷比,设计相应的进口导叶预旋角度、动叶安装角,利用Pro-e三维建模软件建立风扇模型,并通过数值模拟,采用ICEM进行网格划分,在Fluent求解器中选择合适的控制方程与边界条件进行计算,对不同风扇模型的气动特性、压力分布、速度分布、湍动能分布及内部流场进行研究分析。结果 在小型高压轴流风扇设计中,进口导叶因负偏转而承担的载荷不同,对风扇气动性能影响较大。进口导叶气流预旋角在30°～50°区间内变化时,在设计工况附近,进口导叶负预旋偏转角越小,即设计载荷比例越小,风扇整体压力系数则越高。在设计运行工况点,5种风扇模型的压力系数差异可达9.54%,全压效率相差2.49%;当气流预旋角度大于30°时,即设计载荷比例ξ超过32%时,高负荷轴流风扇压力系数从0.332逐步下降到0.303,全压效率也呈下降趋势。结论 当进口导叶气流预旋角度控制在30°以内时,叶片中后部压力梯度较小,圆周方向上的速度梯度减小,叶片尾缘处的附面层分离...     

微型轴流风扇扭叶片设计及其气动分析

通过推导微型轴流风扇叶片出口轴向速度沿叶高的分布方程,提出了一种考虑轴向速度非均匀性的扭叶片设计方法.通过计算流体动力学(CFD)技术,对利用该方法所设计的各种形式扭叶片的气动性能及其变工况时的气动特点进行了数值研究,并比较了工作于自模区与非自模区风扇的气动性能差异.研究结果表明,与自模区的风扇相比,非自模区的风扇压力曲线没有最高压力点,随流量减少压力几乎呈线性增加,且无失速点;效率曲线则显得更为平坦;按刚性涡设计的扭叶片虽效率低,但风压高;提高叶轮的轮毂比有助于提升风扇压力与效率.