对旋轴流风机内部流动分析及小流量工况下性能优化

发布时间：2017-11-06 03:29

  本文关键词：对旋轴流风机内部流动分析及小流量工况下性能优化

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【摘要】：叶轮机械在国民经济中占有非常重要的地位,在工业生产、农业排灌、能源开采和国防领域都得到广泛的应用,叶轮机械其内部流动是非常复杂的。本文首先对于轴流风机理论进行了介绍,然后进行数值模拟分析建立模型,并对于模型轴流风机进行了稳态流场分析,分析了轴流风机的内部流动情况,分析结果表明随着流量的减少泄漏流所产生出的叶尖涡增多,这些涡流扰乱了风机的内部流动情况。另外通过试验结果的分析也验证了随着流量减小叶片的叶尖处发生了压力突变,流动情况也发生了紊乱。本文最后提出了两种优化方案,一种是将轴流风机风筒减小,另一种是分别在叶轮顶端加装静环,通过数值模拟发现这两种方案都是能够起到优化小流量工况下风机的内部流动的作用。本文的主要工作如下:1、本文介绍了研究叶轮机械的方法,阐述了叶顶间隙的经典模型和研究现状,并介绍了轴流风机的结构和风机的内部损失情况。2、本文对真实的对旋轴流风机进行三维模型的建立,并对于轴流风机的三维模型进行数值模拟,通过对于数值模拟结果的速度场、压力情况和涡流情况进行分析发现随着流量的减少,风机进入小流量工况下运行风机的内部流动发生了紊乱。通过对于本课题组所进行的试验结果分析也发现随着流量的减少,叶片叶尖处出现了压力突变情况,通过油流试验结果和数值模拟结果的对比也发现了流量减少,叶片处流动情况发生了紊乱。3、通过研究发现,流量减少风机的内部流动发生紊乱,这主要是由于叶顶处的泄漏流所引起叶尖涡影响到风机内部的主流运动,所以需要抑制泄漏流的产生和发展。4、本文主要通过两种方法来对于风机的内部流动进行优化。第一种方法是将轴流风机的风筒减少,由原来直径510mm减少为506mm。第二种方法是分别只在一级叶轮顶端或者只在二级叶轮顶端的风筒筒壁上加装2mm的静环。并对这两种方法进行了数值模拟结果分析,对比发现上述方法都能起到优化小流量工况下风机的内部流动情况。5、通过上述优化方案的分析情况发现,改变风筒直径方法最好。加装静环后静环会对风机的内部流动造成影响,尤其是对旋风机处在流量较大的时候,造成局部阻力损失增大,但是其影响还是比较小的。比较两种加装静环的方法,只在第一级叶轮顶端风筒筒壁上加装静环较好,对于处在小流量工况下对旋轴流风机内部流动的优化效果更为明显。
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH432.1

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本文编号：1147171