变环量轴流风机优化设计研究

发布时间：2017-03-31 05:02

  本文关键词：变环量轴流风机优化设计研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：风机是广泛应用于社会生产各部门中的叶轮机械之一。每年消耗在风机上的电力资源占总电力消耗的比例居高不下。而我国的风机在实际生产运行中的效率却普遍偏低,因此造成的能源浪费非常可观。所以,提高风机的设计制造水平和风机的运行效率对我国国民经济的发展、能源的节约以及环境的保护都有着非常重要的积极意义。本文在实验室前期研究的基础上,就小型轴流风机压力系数较大,相对损失较多等问题,提出了环量沿径向呈线性变化规律的变环量流型。采用该变环量流型,对5组轮毂比和15组变环量比值正交的75个风机叶轮进行了设计计算。根据设计计算结果,利用Creo2.0软件对各叶轮进行三维建模,然后分别利用ANSYS中的ICEM和Fluent模块对各叶轮进行网格划分和模拟计算。最后,对模拟所得各风机叶轮的性能进行比较,从而对叶轮的轮毂比进行局部范围内的优化,并寻求各组轮毂比下所设计叶轮的最高效率值与变环量流型所涉及的变环量比值间存在的规律。此外,本文还对变环量流型和等环量流型进行了对比分析。数值模拟所得的主要结论如下:(1)当变环量比值??3.11.1 K时,设计的各变环量轴流风机的最高效率值普遍较大;(2)各组轮毂比下,所设计风机叶轮的最高效率值随着变环量比值的逐步增大,均表现为先增加后减小。对应各组轮毂比,均有最佳变环量比值的存在;(3)在最佳变环量比值下,采用变环量流型设计风机的最高效率值和高效率范围均比采用等环量流型设计风机的大,且采用变环量流型设计,既减小了叶片的扭曲,又有效地改善了叶片叶根的工作环境。最后,对75个叶轮中模拟计算所得的最高效率值最大的风机叶轮进行了叶型图绘制,叶片模具图和下料图绘制,并自行制作了叶片模具。最终将该叶轮进行了加工制造,并对其进行了性能试验。试验所得主要结论如下:(1)随着气流流量的增加,叶轮的全压效率呈先增后减的趋势,全压呈逐渐减小的趋势,全压曲线呈近似马鞍形,与理论相吻合;(2)所加工叶轮的最高效率值略高于实验室原有五组叶轮中性能相对较好叶轮的最高效率值,但在大于设计流量的部分,随气流流量的增大,前者全压的变化速率较快,全压曲线的斜率较大。
【关键词】：轴流风机 变环量流型 等环量流型 数值模拟 气动设计 性能试验
【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
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-16
• 变量注释表16-20
• 1 绪论20-29
• 1.1 工程背景及研究意义20-21
• 1.2 轴流风机概述21-22
• 1.3 轴流风机优化设计概况22-24
• 1.4 等环量流型和变环量流型研究概述24-26
• 1.5 叶轮机械数值模拟研究概述26-28
• 1.6 本文研究的主要内容与方法28
• 1.7 本章小结28-29
• 2 轴流通风机设计基础29-40
• 2.1 轴流风机结构29-30
• 2.2 平面直列叶栅理论30-31
• 2.3 叶型和叶栅的主要几何参数和气流参数31-34
• 2.4 气流在级中的流动34-35
• 2.5 变环量流型35-36
• 2.6 风机损失与效率36-39
• 2.7 本章小结39-40
• 3 轴流风机的设计40-48
• 3.1 设计方案及设计参数40-41
• 3.2 风机叶轮的设计41-47
• 3.3 本章小结47-48
• 4 轴流风机数值模拟与分析48-68
• 4.1 数值模拟实验方案48-54
• 4.2 计算结果分析54-56
• 4.3 最高效率风机数值模拟分析56-62
• 4.4 变环量与等环量的对比分析62-65
• 4.5 各轮毂比下效率最高风机性能比较65-67
• 4.6 本章小结67-68
• 5 风机造型加工及试验研究68-83
• 5.1 风机的加工68-73
• 5.2 风机性能试验及结果分析73-82
• 5.3 本章小结82-83
• 6 总结与展望83-85
• 6.1 总结83-84
• 6.2 展望84-85
• 参考文献85-89
• 作者简历89-91
• 学位论文数据集91

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本文编号：278935