基于CFD數(shù)值模擬的軸流風(fēng)機(jī)性能分析.pdf

1、軸流式通風(fēng)機(jī)是一種重要的葉輪機(jī)械，在工業(yè)生產(chǎn)中有著大量的應(yīng)用。同時(shí)，軸流風(fēng)機(jī)也是工業(yè)生產(chǎn)中主要的耗電設(shè)備之一。國內(nèi)風(fēng)機(jī)廠商對(duì)軸流風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)研發(fā)通常以實(shí)驗(yàn)為主要手段，通過大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比從而得到較好的優(yōu)化結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的過程中，經(jīng)常伴隨著如新產(chǎn)品開發(fā)周期過長(zhǎng)、人力影響因素過大等諸多不利因素，而且由于成本原因，對(duì)于風(fēng)機(jī)葉片本身結(jié)構(gòu)所引起的性能變化研究較少。因此，利用先進(jìn)的數(shù)值模擬方法對(duì)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行仿真分析不僅可以減少一部分對(duì)人力財(cái)力的消

2、耗，還可以大大縮短新產(chǎn)品開發(fā)周期。
　　本文利用Gridgen與CFX等數(shù)值仿真軟件，以增大本文研究對(duì)象靜壓及靜壓效率為目標(biāo)，對(duì)浙江省某通風(fēng)設(shè)備公司的單級(jí)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行模擬。
　　首先介紹了軸流風(fēng)機(jī)的實(shí)驗(yàn)研究方法。在介紹軸流風(fēng)機(jī)的工作原理及本文研究對(duì)象的基本參數(shù)的基礎(chǔ)上，借助公司所有的通風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)軸流風(fēng)機(jī)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，并處理所獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，得到在實(shí)驗(yàn)條件下的軸流風(fēng)機(jī)性能曲線。
　　第三章主要介紹軸流風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬研

3、究。首先介紹了數(shù)值模擬的基本原理、守恒方程、湍流模型及網(wǎng)格的生成技術(shù)。然后利用Solidworks和Gridgen建立軸流風(fēng)機(jī)實(shí)體模型及網(wǎng)格，并利用CFX設(shè)置相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)條件后求解。
　　第四章是對(duì)數(shù)值模擬結(jié)果的分析和探討。首先將數(shù)值模擬結(jié)果與原有實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，得出適合此次模擬的SST湍流模型。而后根據(jù)其靜壓-流量曲線及靜壓效率-流量曲線分析其產(chǎn)生性能變化的原因，通過風(fēng)機(jī)內(nèi)部靜壓云圖及速度云圖加以驗(yàn)證。
　　最后分析了軸流風(fēng)機(jī)

4、葉片結(jié)構(gòu)及葉頂間隙變化對(duì)其性能的影響。在不改變?nèi)~片安裝角的基礎(chǔ)上，分別模擬葉片上弦差為45mm、50mm、55mm、60mm的情況，得出增大葉片上弦差可以改善軸流風(fēng)機(jī)性能的結(jié)論。通過對(duì)比葉頂間隙δ為3mm、5mm、7mm的情況，得到減小葉頂間隙后軸流風(fēng)機(jī)不僅具有更高的靜壓值，也具有更高的靜壓效率。經(jīng)對(duì)比后，選擇上弦差為60mm、葉頂間隙δ為3mm的優(yōu)化方案，優(yōu)化后在額定工況下（7.179kg/s）整體靜壓提升60.4Pa，靜壓效率提高2