控制周向截面积分布的风机蜗壳设计方法及分析

发布时间：2020-05-31 02:41

【摘要】：蜗壳是离心式通风机的重要部件,其作用为收集流体以及转化能量。蜗壳外型线是蜗壳设计过程中最为重要的一环,蜗壳型线代表了蜗壳的整体形状,是约束蜗壳内部流体运动的边界。同时,蜗壳型线还决定了蜗舌的位置及蜗舌间隙的大小,对风机性能有着极大影响。目前,蜗壳型线设计均基于等环量分布或等速度分布的假设,然而蜗壳内实际流动存在极大的非定常流动,蜗壳沿周向各截面及蜗壳进口处的流动参数分布不均,其设计中的理论假设往往不符合实际情况。其次,当前的蜗壳型线设计方法缺少对蜗壳截面积大小在圆周方法上分布的控制并且没能对蜗舌位置及蜗舌间隙大小进行确定。本文提出一种控制周向截面积分布的设计方法对某前弯式离心风机蜗壳型线进行优化。该方法将优化算法与数值模拟分析相结合,在仅改变蜗壳型线的前提下,将蜗壳型线设计参数化并建立多组模型,使用数值模拟对离心风机进行三维数值计算并对计算结果进行统计。将效率不减、全压最大作为优化目标,对蜗壳型线设计参数进行寻优。结果表明,合理的蜗壳周向截面积分布方式能明显改善风机性能。优化后蜗壳改善了风机叶轮出口处的流场结构,增加了该处的气流速度并减小了气流角,使得风机全压提升8.46%,风机效率提高1.15%。对优化前后风机进行噪声预测,利用FLUENT对比两组风机的宽频噪声,采用间接边界元法分别对优化前后风机进行近、远场噪声对比。可发现,优化蜗壳型线能够有效降低风机气动噪声。
【图文】：

蜗壳,偏置,蜗舌

华中科技大学硕士学位论文多翼离心风机蜗舌区域附近流场，减少蜗舌附近的旋涡，提高风机全压并降动噪声。王企鲲、戴韧等[21]采用时均 N-S 方程和 Baldwin-Lomax 湍流模型，，面蜗壳风机进行模拟研究。结果表明，蜗壳径向截面内存在着旋向相反的涡会随着截面位置与风机工况产生变化。其趋势是随着流量的增加，涡对强度大强度旋涡会造成粘性耗散使得风机总压下降。

分布情况,蜗壳,多翼离心风机

蜗壳 (b)圆截面非对称蜗壳 (c)方截面非对图 1-2 蜗壳截面形状[23]刘辉[25]等采用三维数值模拟的方法对多翼离心风机进行计机叶轮出口（蜗壳进口）处流动参数沿周向的分布情况。种具有二次间隙的新型蜗壳。结合模拟计算与试验研究了：具有二次间隙的蜗壳能够改善多翼离心风机内流场情况提升风机压力。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH432

【参考文献】