离心式通风机整机三维数值模拟及其结构改型设计分析

发布时间：2020-12-01 16:21

　　通风机是广泛应用于国民经济各行业的一种通用机械。据统计,我国各类风机和泵的耗电量约占我国总发电量的三分之一,仅工业用通风机的耗电量就占我国总用电量的5%左右,随着通风机的需求量日益增大,制造原材料的消耗也不断增加。因此,从节约能源和资源的角度考虑,设计出低成本高效率的风机有十分重要的意义。流体机械的设计方法和思想都来自于大量实验,通过这样的方法能够得到较好的风机基本技术参数,但这种方法不仅需要耗费大量的费用和时间,也不能确定风机内部的流动状况。由于CFD（计算流体动力学,全称Computational Fluid Dynamics）可以相对准确地给出流体流动的细节,如速度场、压力场、温度场等的时变特性,不仅可以准确预测通风机的整体性能,还可以很容易地从对流体的分析中发现产品或工程设计中的问题,减少未预料到的负面影响,减少设计或优化对试验的依赖性,大为缩短设计周期,降低费用。因此在凤机设计方面越来越多的应用CFD软件来代替传统风机实验方法。本文应用Solidworks建立DFY23F-C4A型离心风机的整机模型,运用计算流体力学软件Fluent对其内部的三维气体流动进行了模拟分析。采用了... 

【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景
    1.2 离心式通风机简介
    1.3 离心式通风机内部流场的研究方法
    1.4 离心通风机CFD研究现状及发展趋势
    1.5 本文主要研究工作
第2章 离心通风机数值模拟理论基础
    2.1 计算流体力学的介绍
        2.1.1 纳维—斯托克斯方程组求解方法
        2.1.2 商用CFD软件简介
    2.2 商业软件FLUENT概述
    2.3 网格划分
        2.3.1 网格类型
        2.3.2 网格质量评价
    2.4 流动控制方程
    2.5 控制方程的离散方法
    2.6 湍流模型的选取
        2.6.1 标准k-ε模型
        2.6.2 RNG k-ε模型
        2.6.3 Realizable k-ε模型
    2.7 求解器的选取
    2.8 边界条件的设置
    2.9 压力与速度的耦合方式
    2.10 在近壁区使用k-ε模型的问题及对策
    2.11 本章小结
第3章 离心通风机数值模拟结果及分析
    3.1 离心通风机物理模型的建立
        3.1.1 叶轮的建模
        3.1.2 进气室流道的建模
        3.1.3 集流器的建模
        3.1.4 蜗壳流道的建模
        3.1.5 整个风机的建模
    3.2 计算物性的选取及通风机的主要性能参数
    3.3 GAMBIT网格生成及边界条件定义
        3.3.1 网格生成
        3.3.2 边界条件定义
    3.4 FLUENT数值计算方法
        3.4.1 流场控制方程的建立
        3.4.2 计算方法的假定及边界条件的定义
        3.4.3 坐标系的选用
        3.4.4 收敛判定
    3.5 模拟结果及分析
        3.5.1 子午面上的模拟结果分析
        3.5.2 回转面上的模拟结果分析
        3.5.3 叶片表面上的模拟结果分析
        3.5.4 整机模拟结果分析
    3.6 P-Q曲线及H-Q曲线性能分析
    3.7 误差来源分析
    3.8 本章小结
第4章 结构变化对整机性能影响的分析
    4.1 各个部件的改进设计
        4.1.1 进气箱的改进设计
        4.1.2 集流器的改进设计
        4.1.3 蜗壳的改进设计
    4.2 改进型的P-Q曲线及η-Q曲线性能分析
    4.3 风机各部件能量损失
    4.4 本章小结
第5章 结论和展望
    5.1 本文结论
    5.2 展望
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]可控减速法设计离心风机两元叶片的研究[J]. 李景银,牛子宁,梁亚勋.  西安交通大学学报. 2009(09)
[2]通用型离心风机叶片数量对性能的影响规律[J]. 倪长安,徐云云,庞奇,师清翔,刘师多,周学建.  农业机械. 2009(14)
[3]CFD软件在通风机设计中的应用[J]. 昌泽舟,罗皓,郭丽娜,王宏,陈萍.  风机技术. 2009(02)
[4]新型工业化时期我国离心风机行业发展趋势分析[J]. 石雪松,邱明杰.  通用机械. 2009(01)
[5]改变蜗壳宽度对离心风机气动噪声影响的数值计算与试验研究[J]. 刘晓良,祁大同,马健峰,袁民建,邱长安.  西安交通大学学报. 2008(11)
[6]不同型线离心风机叶轮的性能对比研究[J]. 李景银,梁亚勋,田华.  工程热物理学报. 2008(06)
[7]Fluent软件学习心得与体会[J]. 杨鹏,郑伟涛,吴静萍.  中国水运(理论版). 2007(11)
[8]蜗壳变型线改进离心风机性能的研究[J]. 孙长辉,刘正先,王斗,罗惕乾.  流体机械. 2007(04)
[9]计算流体力学的几种常用软件[J]. 方坤.  煤炭技术. 2006(12)
[10]不同叶轮形式下离心泵整机非定常流场的数值研究[J]. 耿少娟,聂超群,黄伟光,冯涛,刘克.  机械工程学报. 2006(05)
[1]Fluent技术基础与应用实例[M]. 清华大学出版社 , 王瑞金, 2007
[2]电站风机改造与可靠性分析[M]. 中国电力出版社 , 刘家钰主编, 2002
[3]计算传热学的近代进展[M]. 科学出版社 , 陶文铨著, 2000
[4]传输过程数值模拟[M]. 冶金工业出版社 , 郭鸿志等编著, 1998



本文编号：2894927