基于CFD的風(fēng)扇及葉輪流場仿真與優(yōu)化.pdf

1、課題主要研究目標(biāo)為旋轉(zhuǎn)葉片的性能分析及優(yōu)化，主要研究對象為風(fēng)扇和葉輪。兩者工作原理基本相同，其工作環(huán)境均為流體介質(zhì)，均為通過旋轉(zhuǎn)對流體做功;不同之處在于工作介質(zhì)的密度與黏度差別，其中風(fēng)扇工作于空氣中，葉輪工作于液體中。
　　軸流風(fēng)扇工作于冰箱內(nèi)部，其作用為加快箱體內(nèi)空氣對流循環(huán)和均化箱內(nèi)溫度分布;離心葉輪工作于洗衣機(jī)排水泵中，作用為將洗衣污水通過上排水方式排出。針對兩個(gè)相似的研究對象，本課題分別完成了以下工作。
　　對于風(fēng)扇

2、的分析與優(yōu)化工作，首先基于其工作環(huán)境搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立了CFD計(jì)算模型。通過實(shí)驗(yàn)分析與CFD計(jì)算仿真共同分析了原型風(fēng)扇在不同轉(zhuǎn)速工況下的工作特性。根據(jù)對原型風(fēng)扇的性能分析結(jié)果，從扇葉數(shù)量、扇葉安裝角度、扇葉彎曲方向和扇葉截面形狀四個(gè)方面對原型提出了優(yōu)化方向。分析結(jié)果顯示，在本課題所研究的工作環(huán)境下，葉片數(shù)量，葉片的彎曲方向，葉尖到扇轂的安裝角度及扇葉截面形狀的優(yōu)化對風(fēng)扇的性能均有提升作用。通過綜合對比不同參數(shù)下風(fēng)扇的性

3、能選定了最終優(yōu)化方案。相比原型，優(yōu)化后的風(fēng)扇在消耗相同的功率下，產(chǎn)生的風(fēng)量提高了5.8％。
　　對于排水泵葉輪的性能分析與優(yōu)化工作，首先基于泵輪在洗衣機(jī)中的工作環(huán)境進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建。同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立了計(jì)算模型對水泵流場進(jìn)行CFD分析。通過對比分析實(shí)驗(yàn)與模擬結(jié)果，一方面確定了模擬的可靠性，另一方面也對優(yōu)化方案的提出做出指導(dǎo)。優(yōu)化方案主要從葉片高度和葉片彎曲方向兩方面對葉輪做出了改進(jìn)。葉片高度的提高使葉輪最高效率點(diǎn)前移到了洗衣