弯掠叶片对轴流风机气动和声学性能影响的数值研究

发布时间：2020-06-07 08:56

【摘要】：动叶可调轴流风机以高效率、大流量和易调节等优点,在电厂等领域被广泛采用。但其耗电量占厂用电25%以上,且气动噪声较大,因此开展此类风机的气动性能和噪声研究对于节能减排和降低环境噪声具有重要的现实意义。对轴流风机叶片应用周向弯曲或弦向掠技术可抑制叶顶泄漏现象,提高风机气动性能,对整机噪声也有一定影响。利用Fluent软件和Ansys有限元分析模块对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机进行全三维模拟研究,探讨了不同弯掠角度的叶片对风机气动和声学性能的影响;对比了叶片弯掠前后风机的气动性能和内流特征,分析了静力结构特性和进行了噪声预估,并探究了在所选取弯掠角度范围内得到的最佳弯掠角度在变动叶安装角工况下的适应性。研究表明:周向弯曲和弦向掠叶片对风机性能均有明显影响。对于前弯叶片风机,叶片弯曲后风机全压提高,大流量侧效果明显,设计工况点前弯3.0°性能提升最佳,全压和效率分别提升3%和0.16%;变安装角工况β=29和35°时,θ=3.0°叶片风机在对应最高效率点处的全压和效率变化分别为-0.55%,-0.53%和1.39%,2.11%;前弯叶片增强了叶片中下部做功能力,抑制了叶顶泄漏现象,同时延缓叶根区分离流动的发生,根部流动更加平稳,且增大安装角可增强前弯叶片对叶顶和叶根附近流场的改善作用;弯曲叶片可降低风机噪声,在小安装角β=29°时效果更佳;叶片弯曲后变形量有所增加,但均满足静强度校核要求。对于前掠叶片风机,叶片掠设计后风机整体性能提高,小流量侧和大流量侧效果明显,设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%;前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,使整个叶顶区熵产率降低,减弱了叶顶泄漏现象的发生,减少了泄漏损失;叶片掠向改型后虽然变形增大,但均满足材料强度要求;前掠叶片最大声功率级较原叶片提高5.56%,实际运行中应采取降噪措施;设计安装角下的最佳前掠角度可对长期带基本负荷的风机加以实施。
【图文】：

OB-84型单级动叶可调轴流风机模型

原叶片与周向前弯叶片
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH432.1

【参考文献】

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本文编号：2701173