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离心风机的瞬态计算方法采用第二章所述的稳态计算方法。计算结果收敛后,将收敛结果作为瞬态计算的初始值。湍流模型仍然是sstk_uuu。采用隐式分离法求解离散方程。除尘风机的压力修正采用简单算法进行。对流项采用二阶迎风格式离散,扩散项采用二阶中心格式离散,时间项采用二阶隐式格式离散。时间步长由公式确定。离心风机空气动力噪声的计算离心风机运行时产生的噪声主要包括机械噪声、电磁噪声和空气动力噪声。离心风机的内部是复杂的三维非定常涡噪声。复杂流场结构与气动噪声的相关性是气动噪声研究中的一个难题。
为了了解三维流场结构对气动噪声的影响,在气动噪声预测中,采用条带理论方法确定叶片表面的气动参数。近年来,风机流场结构的研究取得了很大进展。在风机气动噪声预测中,建立了相应的物理模型和数学模型,介绍了复杂流场的数值模拟技术,进行了考虑三维流场的气动噪声预测计算,研究了流场结构对除尘风机气动噪声的影响。讨论了如何有效地控制风机内部流量,降低风机噪声。除尘风机采用多耦合仿生设计和数值计算方法,研究了仿生叶片的降噪机理。结果表明,仿生叶片的锯齿后缘结构可以有效地改变叶片后缘脱落涡的结构和频率,从而减小叶片表面的压力波动和气流对叶片前缘的影响,使A计权声压级提高。风机的EL可降低2.1db。Seung-heo等人[64]将叶片的线性后缘改为S形后缘,结果表明,锅炉除尘风机,S型后缘叶片能有效地降低空调风机的噪声,日照除尘风机,使除尘风机噪声降低到2.2dB左右。当S型后缘角为5度,叶片倾角适当增大时,可有效降低空调风机噪声。
研究结果表明,除尘风机叶片结构复杂,不仅使风机难以加工,而且增加了风机内部的流动损失,降低了风机的效率。为了提高除尘风机的总压和效率,对斜槽离心风机进行了改进和设计。采用数值计算方法对斜槽离心风机的内部流动进行了分析,并根据内部流动规律进行了相应的改进和设计工作。通过查阅大量的离心风机优化设计文献,深入了解风机不同结构参数对风机内部流动特性的影响,并采用数值计算方法建立风机三维模型,矿用除尘风机,划分网格,除尘风机采用N-S方程,结合W。利用SSTK-U湍流模型,模拟了斜通道风机的原型。通过对样机计算结果与原始测量数据的比较,详细分析了SSTK-U湍流模型的精度,为离心风机数值计算选择湍流模型提供了良好的参考。通过观察风机不同截面的等值线和流线图,分析了风机的内部流动特性,为离心风机的改进提供了思路。在斜槽离心风机样机的基础上,提出了三种改进方案:向内延长风机短叶片可减少短叶片吸力面分离,提高风机效率2.3%;增大风机叶轮旋转直径可提高总压。风机的压力值,效率基本不变,增大蜗壳舌与风机叶轮之间的间隙,可使风机总压值提高到4711pa,效率提高2.1%。
为了减少除尘风机蜗舌与叶轮间隙过大造成的流量损失,第三种改进方案适当减小了蜗舌与叶轮间隙。但蜗壳舌与叶轮间隙过大,湿式除尘风机,会增加风机的噪声值,降低风机的性能。在前向离心风机中,蜗壳舌与叶轮之间的间隙通常为叶轮旋转直径的0.07-0.15倍。原型除尘风机蜗壳舌与叶轮间隙为叶轮旋转直径的0.11倍。在第三种方案中,蜗壳舌和叶轮之间的间隙分别减小到叶轮旋转直径的0.07倍和0.09倍。当蜗壳舌部间隙为叶轮间隙的0.09倍时,效果较好。可以看出,通过减小除尘风机蜗壳舌片间隙,蜗壳舌片附近的低压涡在设计流量条件下消失,同时蜗壳内部气体再次减少。在设计流量条件下,通过改变蜗舌与叶轮之间的间隙,可以有效地提高风机的总压,降低风机所需的扭矩,提高风机效率2.1%。
(1)本文详细介绍了除尘风机的数值计算过程,包括模型建立、网格化(预处理)、导入求解计算、后处理等。采用数值计算方法对斜槽风机的不同流动条件进行了计算。得到了由SSTK-U湍流模型计算的总压、效率和实验值的误差值。总压和效率的较大误差分别为4%和7%。验证了数值计算结果的准确性。
(2)通过观察风机不同截面上的总压和速度等值线,可以得出离心风机的内部流动规律:由于叶轮的旋转,在叶轮入口产生较大的负压值,使空气从集尘器进入叶轮。在叶轮中,由于叶轮的转动和叶片对气体的作用,叶轮内部沿径向由内向外移动,总压值逐渐增大。较大总压力位于叶轮出口外缘和叶片压力面。由于叶片压力面速度较大,吸力面速度较小,形成了尾流结构。