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以风机为研究对象,离心排风机,利用NUMECA 软件对其叶片进行开缝数值模拟,结果表明,开缝对风机内部流场有一定优化作用,锅炉离心引风机,并依据叶轮流场和风机性能的改善情况,确定了较优的开缝角度和开缝位置,在较优开缝方案下,流体在流道出口的速度比较均匀一致,潍坊风机,且风机全压提高4.25%,效率提高1.49%。
风机属于通用机械类。它们广泛应用于国民经济的各个部门。风机是工农业生产不可缺少的设备。据统计,风机用电量约占总用电量的9%。目前,离心风机在我国能源系统中占有很大的比重。因此,提高离心风机的性能对于工矿企业节能增效具有重要意义。风机的节能方法主要是从运行调整和结构改造两个方面进行的,对运行调节的研究非常广泛;风机结构改造主要包括换流器的安装、动静叶的改造等,目前对风机叶片开槽技术的研究还不多见。而且工程应用不广泛。清华大学等人通过对长、短叶片的开槽,使离心风机的性能曲线变平,区变宽,使非设计性能更好。对叶片弦缝进行了研究,改善了叶栅周围的压力分布,降低了总压损失15.8%。研究了吸入点和回流点的位置,即狭缝的位置,并提出了良好的建议。杨科等人对航空工业风力机的开槽问题进行了研究。模拟了不同攻角下的上、下风面开槽和自下而上的开槽。分析了不同工况下的流场和流线分布。结果表明,开槽对改善风力机静失速特性非常有益。
风机的设计方法,对所设计风机的稳态计算结果进行了分析。在离心风机设计完成后,根据具体设计参数建立了离心风机的三维模型。第三章采用样机的数值计算方法,对设计工况下的风机进行了计算。原型风机和斜槽风机的比转速分别为13.89和11.08。根据不同的比转速,可对风机进行分类。可以看出,所设计的风机和原型风机属于不同的系列,但在全压、效率等方面都有所提高。可以证明第四节风机的设计方法是正确合理的。通过对设计风机的数值计算参数与风机初始设计值的比较,可以看出设计风机的总压值高于设计目标,效率为68%,效率比原型风机高19.9%,总压值由4626提高到4626。PA至5257PA,均满足合作单位的性能要求。
可以看出,风机样机长、短叶片的吸力面不仅产生分离现象,而且产生两个涡,设计工况下设计风机长、短叶片的吸力面存在一些分离现象,但没有明显的分离现象。产生了漩涡。通过比较两种方法的流线图可以看出,所设计的风机的整体流动性能得到了很大的提高,设计的风机的效率得到了很大的提高。
设计风机的瞬态计算
为了后期计算风机内部的气动噪声,本文对离心风机内部流场采用瞬态的计算方法进行了数值计算。下面详细介绍风机的瞬态计算过程。
瞬态计算过程中,每一个时间步内相当于计算一个稳态过程。因此在每一个时间步内都需要保证计算达到收敛。瞬态计算过程中存在内迭代的概念,内迭代与稳态求解的的迭代具有相同的原理。内迭代次数可以在模型树节点Run Calculation面板通过参数Max Iteration/Time Step来设置。
研究结果表明,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。为了提高风机的总压和效率,锅炉风机,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,划分网格,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%。