轴流式风机的优化设计及数值模拟
发布时间：2021-02-20 12:17
轴流风机是一种性能优异并且适合大流量场合的流体机械,在很多行业都有广泛的应用。轴流风机的优化设计也一直备受风机设计者的欢迎。随着计算机技术的发展,利用计算机辅助设计轴流风机已经成为一种趋势。本文在给定流量和全压的情况下,以地铁轴流通风机为例,分别用等环量方法和最优化方法设计的叶片扭曲规律。采用GAMBIT软件建立数值模型,并对模型进行网格划分,再用CFD软件——FLUENT对两个模型进行流场模拟计算,改变流量得到不同工况下模型的全压、有效功率和效率性能曲线图,然后分别对两个模型的性能曲线进行对比,比较两种设计方法的不同,以便摸索出更好的叶片设计方法,最后对模型效果图进行分析,观察速度和压力的变化情况。轴流通风机的数值模拟不仅可以解释很多性能参数的变化情况,对吹风实验以及生产都有很好的指导作用。课题中,对分别采用最优化方法与等环量方法设计轴流风机得到的风机全压对比图,有效功率对比图以及风机全压效率对比图进行分析,发现最优化方法在提高效率,降低轴功率方面都要好于等环量设计方法。此外,对风机内部压力分布和速度分布进行分析,用图示的方法解释了叶轮扩压,圆柱面假设等一些现象和理论。对应用FLUE...
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机翼绕流流动示意图
4.1.1地铁通风机的建模分别根据等环量方法和最优化方法计算结果建立模拟计算的数学模型，利用GAMBIT软件画出地铁轴流通风机图形。如图4.1为等环量方法设计的风机内部结构;图4.2为最优化方法设计的风机内部结构:图4.1等环量法设计模型内部结构图 F194.1InsideframediagramofmodelWith equalcirculationmethod图4.2最优化方法设计模型内部结构图 Fig4.2Insideframediagramofmodelwith oPtimizationmethod 4.1.2地铁轴流风机的网格划分首先将图形导入GAMBIT，由于模型比较复杂，利用布尔运算把模型分成四个部分，依次为集流器区、叶轮区和后导流器区，三个部分。采用Tgrid网格划分。网格质量的好坏最终会影响数值模拟最终结果的好坏。高质量的网格是实现数值模拟成功的首要条件。过疏或过密的网格都会极大影响计算结果。过疏的网格往往会得不到精确甚至完全错误的结果;过密的网格会使计算量增大，使计算难以收敛。通过反复试算，选择在内部流场所包围的范围网格节点间距设定为15mm，集流罩区域则设定为30mm。网格划分实物图分别为图4.3和图4.4。等环量法具体网格数为:集流器区，55972个;叶轮区，195187个;后导流器区253517一39一
分别根据等环量方法和最优化方法计算结果建立模拟计算的数学模型，利用GAMBIT软件画出地铁轴流通风机图形。如图4.1为等环量方法设计的风机内部结构;图4.2为最优化方法设计的风机内部结构:图4.1等环量法设计模型内部结构图 F194.1InsideframediagramofmodelWith equalcirculationmethod图4.2最优化方法设计模型内部结构图 Fig4.2Insideframediagramofmodelwith oPtimizationmethod 4.1.2地铁轴流风机的网格划分首先将图形导入GAMBIT，由于模型比较复杂，利用布尔运算把模型分成四个部分，依次为集流器区、叶轮区和后导流器区，三个部分。采用Tgrid网格划分。网格质量的好坏最终会影响数值模拟最终结果的好坏。高质量的网格是实现数值模拟成功的首要条件。过疏或过密的网格都会极大影响计算结果。过疏的网格往往会得不到精确甚至完全错误的结果;过密的网格会使计算量增大，使计算难以收敛。通过反复试算，选择在内部流场所包围的范围网格节点间距设定为15mm，集流罩区域则设定为30mm。网格划分实物图分别为图4.3和图4.4。等环量法具体网格数为:集流器区，55972个;叶轮区，195187个;后导
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流式通风机内部全流场的数值模拟[J]. 李学臣,张永建,陈庆光,宋娟娟. 矿山机械. 2007(03)
[2]离心通风机整机三维流场的数值模拟[J]. 徐长棱,毛义军,李凯,谭佳建. 风机技术. 2005(05)
[3]轴流通风机翼型的优化设计研究[J]. 钱瑞战,胡忭利,高永卫. 风机技术. 2003(06)
[4]应用电子表格进行轴流通风机优化气动设计[J]. 昌泽舟,安庆丰,管玉恩,胡炎楷,胡益人. 风机技术. 2003(06)
[5]利用FLUENT软件模拟地铁专用轴流风机（二）——弯掠组合翼型叶片轴流风机[J]. 杨东旭,由世俊,田铖,刘洋,谢乐成,苗宏伟,秦学志. 流体机械. 2003(12)
[6]高炉与风机配置的优化[J]. 王杰,付国水,刘兆兴,刘崇亭. 山东冶金. 2003(S1)
[7]300MW发电机组中锅炉引风机进气箱的优化设计[J]. 罗勇,常冰,李敏霞. 风机技术. 1999(05)
[8]高效节能低噪风机优化设计[J]. 应济,周泽宣,梅德庆,刘超峰. 流体机械. 1999(07)
[9]离心风机气动──声学优化设计方法[J]. 汤育红,喻达之,汪庆桓. 工程热物理学报. 1998(06)
[10]空调系统风机的优化设计[J]. 孙一坚,欧阳莉. 烟草科技. 1997(01)
硕士论文
[1]中低压轴流通风机的最优流型气动设计方法[D]. 刘玉成.东北大学 2006
[2]离心通风机的流场模拟及优化设计[D]. 赵立峰.大连交通大学 2005
本文编号：3042758
【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】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
机翼绕流流动示意图
4.1.1地铁通风机的建模分别根据等环量方法和最优化方法计算结果建立模拟计算的数学模型，利用GAMBIT软件画出地铁轴流通风机图形。如图4.1为等环量方法设计的风机内部结构;图4.2为最优化方法设计的风机内部结构:图4.1等环量法设计模型内部结构图 F194.1InsideframediagramofmodelWith equalcirculationmethod图4.2最优化方法设计模型内部结构图 Fig4.2Insideframediagramofmodelwith oPtimizationmethod 4.1.2地铁轴流风机的网格划分首先将图形导入GAMBIT，由于模型比较复杂，利用布尔运算把模型分成四个部分，依次为集流器区、叶轮区和后导流器区，三个部分。采用Tgrid网格划分。网格质量的好坏最终会影响数值模拟最终结果的好坏。高质量的网格是实现数值模拟成功的首要条件。过疏或过密的网格都会极大影响计算结果。过疏的网格往往会得不到精确甚至完全错误的结果;过密的网格会使计算量增大，使计算难以收敛。通过反复试算，选择在内部流场所包围的范围网格节点间距设定为15mm，集流罩区域则设定为30mm。网格划分实物图分别为图4.3和图4.4。等环量法具体网格数为:集流器区，55972个;叶轮区，195187个;后导流器区253517一39一
分别根据等环量方法和最优化方法计算结果建立模拟计算的数学模型，利用GAMBIT软件画出地铁轴流通风机图形。如图4.1为等环量方法设计的风机内部结构;图4.2为最优化方法设计的风机内部结构:图4.1等环量法设计模型内部结构图 F194.1InsideframediagramofmodelWith equalcirculationmethod图4.2最优化方法设计模型内部结构图 Fig4.2Insideframediagramofmodelwith oPtimizationmethod 4.1.2地铁轴流风机的网格划分首先将图形导入GAMBIT，由于模型比较复杂，利用布尔运算把模型分成四个部分，依次为集流器区、叶轮区和后导流器区，三个部分。采用Tgrid网格划分。网格质量的好坏最终会影响数值模拟最终结果的好坏。高质量的网格是实现数值模拟成功的首要条件。过疏或过密的网格都会极大影响计算结果。过疏的网格往往会得不到精确甚至完全错误的结果;过密的网格会使计算量增大，使计算难以收敛。通过反复试算，选择在内部流场所包围的范围网格节点间距设定为15mm，集流罩区域则设定为30mm。网格划分实物图分别为图4.3和图4.4。等环量法具体网格数为:集流器区，55972个;叶轮区，195187个;后导
【参考文献】：
期刊论文
[1]轴流式通风机内部全流场的数值模拟[J]. 李学臣,张永建,陈庆光,宋娟娟. 矿山机械. 2007(03)
[2]离心通风机整机三维流场的数值模拟[J]. 徐长棱,毛义军,李凯,谭佳建. 风机技术. 2005(05)
[3]轴流通风机翼型的优化设计研究[J]. 钱瑞战,胡忭利,高永卫. 风机技术. 2003(06)
[4]应用电子表格进行轴流通风机优化气动设计[J]. 昌泽舟,安庆丰,管玉恩,胡炎楷,胡益人. 风机技术. 2003(06)
[5]利用FLUENT软件模拟地铁专用轴流风机（二）——弯掠组合翼型叶片轴流风机[J]. 杨东旭,由世俊,田铖,刘洋,谢乐成,苗宏伟,秦学志. 流体机械. 2003(12)
[6]高炉与风机配置的优化[J]. 王杰,付国水,刘兆兴,刘崇亭. 山东冶金. 2003(S1)
[7]300MW发电机组中锅炉引风机进气箱的优化设计[J]. 罗勇,常冰,李敏霞. 风机技术. 1999(05)
[8]高效节能低噪风机优化设计[J]. 应济,周泽宣,梅德庆,刘超峰. 流体机械. 1999(07)
[9]离心风机气动──声学优化设计方法[J]. 汤育红,喻达之,汪庆桓. 工程热物理学报. 1998(06)
[10]空调系统风机的优化设计[J]. 孙一坚,欧阳莉. 烟草科技. 1997(01)
硕士论文
[1]中低压轴流通风机的最优流型气动设计方法[D]. 刘玉成.东北大学 2006
[2]离心通风机的流场模拟及优化设计[D]. 赵立峰.大连交通大学 2005
本文编号：3042758
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