心通风机进行了三维数值模拟,分析了多翼离心通风机的内流特性,计算出多翼离心通风机的外特性曲线,并与试验结果进行了对比,验证了CFD分析的可行性。
张继秋[9]分析了9-26No16C皮带传动风机皮带轮和皮带在调试中发热的故障原因,提出了解决方法,经更换带轮和皮带后,风机运转正常,满足了生产要求。
郑华、王建新、李保平、任步超[10]为了提高叶片强度,出口宽度较大的直板叶片叶轮,需要增加1个中盘。推导了中盘展开图开口尺寸的计算方法,该计算方法已在叶轮制造过程中得到验证。
肖云峰、吕涛[11]通过CFD方法计算某离心通风机叶轮的叶片前端在减薄前后的气动特性及性能参数。对流场细节进行比较与分析,并对减薄前后总的性能,比如,质量流量、效率、轴向推力、功率等进行了对比。
何鹏飞、李嵩、黄东涛、卢钰[12]根据理论分析和通过试验考核的数值模拟,建立的离心通风机变型设计新方法可克服传统风机变型设计的缺点。
唐囡、刘秋洪、祁大同[13]归纳与分析了离心通风机气动噪声数值研究的现状,对涡声理论在宽频噪声研究中的可行性进行了探讨,并指出了目前离心通风机气动噪声数值研究所面临的主要问题。可为离心通风机气动噪声产生机理和数值预测的研究提供参考。
王松岭、贾亚奎、骞宏伟、刘阳[14]以G4-73№8D型离心通风机为研究对象,使用Fluent数值模拟软件分别对叶片加长前、后进行了三维定常数值模拟。结果表明:离心式通风机叶片加长后,内部流场变化明显.风机全压提高迅速,提高风机出力作用明显。通过对风机叶片两次加长进行数值模拟,推导出叶片加长后风机性能参数的变化规律,对风机的改造具有一定的指导意义。
翟瑞虎、焦金焱、田华、李景银[15]总结和阐述了离心通风机内叶轮的设计方法和利用边界层控制技术提高离心通风机叶轮性能等两个方面的主要成果,指出了这些研究的特点,结合实践经验对提高离心通风机性能提出了建议,并对该方面研究的发展进行了展望。
韩非非、赵旭、席德科[16]运用计算流体力学软件Fluent对多翼离心通风机进行了全三维的内部流场数值模拟。计算采用了SIMPLEC算法和标准的k-ε湍
流模型,并对数值模拟的结果进行了分析。计算结果与试验结果的对比表明数值模拟具有较好的准确性和可信度,同时,数值模拟结果有助于了解多翼离心通风机内部流动规律,可为多翼离心通风机的改进设计提供参考。
王艳[17]分析了常用的离心通风机噪声产生的原因,提出了控制和降低离心通风机噪声的主要方法及措施。
田贵昌、李宝宽、陈中才[18]本文应用计算流体力学软件FLUENT对4-73№10D离心式通风机内部的三维气体流动进行了数值模拟分析,重点分析了各个部分的压强和速度分布。
李景银、黄靓、金永臣、焦书平[19]推导了通风机模化设计中可压缩修正系数的公式,阐述了高压通风机的全压系数与压缩机中的能量头系数的关系,并通过算例对比了一台高压通风机的压力模化和计算结果,结合压缩机的相关试验数据,得出了结论。
蔡建程、袁民健、卢傅安、祁大同、邱长安[20]阐述了叶轮零部件强度分析的传统计算方法和有限元计算方法,并进行了比较分析,提出了建议和要求,给出了结论。
陈金勇、刘东明、孙新志、张建、王士君、吕向东[21]介绍了风机叶轮前盘冷压成型制作工艺方法,应用该方法制作的风机叶轮能够达到设计要求和质量标准,能够保证安装配合的要求,并节省了能源,减少了环境污染,缩短了生产周期。
安雪忠、韩东太、解文军[22]介绍了某电厂离心式一次风机后轴颈运行中,由于轴承跑内套导致轴颈损伤的原因以及修复工艺,采用手工修研微焊工艺进行修复,取得了良好的效果。
黄利忠、窦勇、李嵩、黄东涛[23]针对一台比转数为9的前向通风机,保持风机设计参数和叶轮直径不变,改为后向通风机来提高性能。利用气动性能数值预估对叶轮和蜗壳的主要参数进行优化后,再对无叶扩压器的大小和叶轮与蜗壳的相对位置进行优化,减少摩擦损失,最终得到的后向通风机测试结果,全压和效率均提高了11%。
杨朝刚、刘军[24]提出了一种适用于离心通风机叶轮刚度计算及其校核的工程计算方法,为叶轮刚度的安全设计提供了依据。
史改玲、李文雅、苏超杰、刘圣勇[25]阐述了电厂离心通风机的应用现状,并根据流量调节用的几种调速装置的特点,对它们进行了经济性分析,进一步指出了其节能的措施和最佳节能方法。
林艳华[26]对采用进口导流器调节的离心通风机的旋转失速问题进行了试验研究,并借助谐波小波对旋转失速的频率、幅值特性及动态过程进行了时频分析和特征提取,揭示了旋转失速发展的规律及对风机性能的影响。
伍晓芳、王军采[27]用基于AutoCAD的AutoLISP语言进行多翼离心通风机参数化CAD的二次开发,编制了多翼离心通风机的气动设计及参数化制图程序,并实现与CFD建模模块的接口,编制风机模型网格划分的程序块,将多翼离心通风机网格划分过程自动化。
韩海泉、谷传纲、缪骏、杨波[28]分别构建了无叶和有叶扩压器的单级离心风机的计算模型和网格的划分,计算模拟部分并分析计算结果,阐明了无叶和有叶扩压器对风机整机性能的影响,及两种扩压器扩压能力的区别。
王嘉冰、区颖达[29]以三维时均N-S方程和标准K-S两方程紊流模型为基础,采用SIMPLE算法,对柜式空调器用多翼离心通风机的三维流场进行了数值模拟。研究表明,多翼风机内流呈现出非常复杂的三维特性,具有明显的不对称性,气流分布不均匀,尤其是蜗壳内侧以及舌部附近的气流紊流程度较强;同时还揭示了叶轮流道中的二次流现象,叶片吸力面上翼型前缘附近存在的气流分离现象,蜗壳内侧前盘区域的气流泄漏现象,蜗壳出口侧进气口背部的脱流区域,以及叶轮出口的“射流一尾迹”模式。计算结果与试验结果吻合较好,证实了所采用的计算模型和数值方法的可行性。
孟家其、季炜、王诚玉、李辉、陈金勇、李欣[30]通过对离心通风机叶轮焊接变形原因的分析,采用刚性固定、分段对称焊接等手段控制变形,简化了操作难度,节约了工时。
王欣、殷忠民、司金芝[31]介绍了一种高压、小流量、低比转数的离心通风机的设计与对比试验,对该类风机的结构和设计方案作了相关分析与研究,指出了影响该类风机效率的因素,对原风机进行了改进,大幅度提高了效率。
郑胜、陈康民、杨树柏、杨爱玲[32]针对笔者曾研制的一套串行发送系统速度偏低的不足,对该系统功能进行了扩展。通过对旋转风机叶片表面压力信号测
量的应用,介绍了风机试验台的信号光电转换系统的结构及原理,通过在动静系统分别加入微处理器,分析并选用了扩展串行通讯方式和电路设计,实现了对采样数据进行高速分时发送,并将校验系统运用到该装置中,解决了动静系统的信号可靠高速传输的问题。
王企鲲、戴韧、陈康民[33]对一蜗壳式离心泵的设计流量工况和小流量工况进行了整机非定常数值模拟。模拟结果清晰的揭示了其效率、扬程等外特性随时间变化的波动规律。通过对内流场分布的详细分析,总结了叶轮进口截面和蜗壳出口截面上的压力分布随叶轮旋转的波动情况、叶片表面上的压力分布系数在叶轮旋转一周内的变化规律。
蔡建程、何鹏[34]对某前向多翼离心通风机的辐射噪声进行了近场测量,给出声压级频谱 图并进行了噪声源的识别。试验结果表明,除通常的旋转噪声和涡流噪声外,在某些条件下还可能存在与旋转噪声数量级相同甚至更高的蜗壳声腔共鸣噪声,在风机降噪研究中也应对此予以足够注意。
李超、张瑞成[35]以离心通风机叶轮为对象,利用现在CAD/CAM中广泛应用的Bezier函数,建立了基于二次Bezier曲线的子午面型线模型,并进行了可视化设计。最后对多种子午面形状进行选优,并通过实例验证了本方法的正确性和实用性。利用此软件可使设计者快速方便地进行离心通风机子午面轮廓的设计。
鲁渝北、张义云[36]利用五孔探针对离心通风机大宽度矩形截面蜗壳内部的三维流动进行了详细的测量,给出了蜗壳螺旋通道部分八个横截面内比较清晰的时均速度,静压和总压的分布图形,反映了二次旋涡的形成与发展,通流方向的扩压流动和叶轮轮盖外侧蜗壳空腹下部流动的变化,蜗舌附近的气流冲击和内泄漏现象等,并对这种蜗壳存在的主要损失进行了初步分类。
李新宏、何慧伟[37]对一离心通风机在设计工况时的整机内部流场进行了数值模拟,捕捉到了离心通风机内部许多重要的流动现象,证实了蜗壳,叶轮间相互作用引起的整流场不对称性,并预示了叶轮内部的重要流动特征,所得到的分析结果对探讨影响离心通风机效率的原因,改进叶型设计,扩大运行工况范围等研究内容,提供了重要的理论依据。
1.4 研究内容
本文的主要研究工作如下:
1. 以一离心风机为研究对象,利用流场计算软件对其三维不可压缩内部流
动进行数值模拟,包括计算网格的划分、边界条件的设置、计算过程的设置、计算结果的处理。
2. 通过数值计算获得了此离心风机在设计工况下的气动性能,包括它的额
定流量、全压升等。
3. 分析在有无叶顶间隙下对主要性能如出口流量,流速的影响。通过多次
模拟得出较优模型,使风机效率提高。
4. 总结与展望——根据数值模拟过程中总结的经验,研究内部流场对离心
风机性能的影响,改善离心风机气动性能,提高了效率,对离心风机全方位评价和设计系统的发展具有重要意义。
1.5 本章小结
1. 给出了课题的意义,希望通过本次对研究能够获得并分析离心风机流
场的速度分布、压力分布等,而通过数值模拟在研制周期和费用方面较实验均有较大优势,为风机结构优化提高、提高气动性能提供参考。 2. 介绍了离心风机的发展历史,总结了风机从产生到广泛应用的历史过
程。看到了风机不断改进的历史过程。
3. 给出了离心风机的发展趋势,风机正在朝着高效化、高速小型化、低
噪音化发展。
4. 介绍了国内外专家对离心风机内部流场影响的研究。 5. 给出本次课题的主要研究内容。