基于正交试验的离心风机多因素优化设计研究

发布时间：2022-01-26 22:02

　　以某离心风机效率为优化目标,选定离心风机的4个关键参数:转速、叶轮直径、出口安装角、叶轮出口宽度,基于正交试验设计法,通过CFD数值仿真计算以及对计算结果的极差法分析,得出叶轮几何参数及转速的相对最优组合模型。组合模型计算结果表明,优化后风机达到设计要求。同时,优化组合模型风机静压效率可提高4.49%,全压效率提高6.94%。该研究方法适用于具有目标明确的风机改进设计,可快速精准获得优选方案。 

【文章来源】：能源工程. 2020,(04)

【文章页数】：6 页

【部分图文】：

方案10风机和原型风机全压效率对比

图5为原型风机、方案10风机叶轮回转面静压对比云图,从图上可以看出,气流进入叶轮流道后,流动方向不能及时发生90°的偏转,气流与叶片的前缘及叶轮后盘发生冲击,导致两种叶轮的叶片前缘和后盘区域都存在一定的低压区,这些低压区在各叶片间流道内呈不对称分布,存在叶轮进口气流不均匀现象;优化后方案10风机叶轮轴向距离减小,叶轮进口气流速度变化均匀连续无速度突变,气流冲击损失减弱,优化后方案10风机内部流动状态得到改善,效率得到显著提高。图6为原型风机、方案10风机叶轮回转面动压对比云图,从图上可以看出,原型风机和方案10风机动压从叶片前缘到叶片后缘逐渐升高,动压至叶片吸力面尾端达到最大值;动压值在蜗壳内随着蜗壳通道面积的增大而降低,这是蜗壳的扩压作用将气体的部分动压转化为静压的原因。对比原型风机优化后方案10风机在叶片吸力面尾缘处动压大部分转化为静压,减小了蜗壳内的流动损失,提高了叶轮的做功能力。

图6为原型风机、方案10风机叶轮回转面动压对比云图,从图上可以看出,原型风机和方案10风机动压从叶片前缘到叶片后缘逐渐升高,动压至叶片吸力面尾端达到最大值;动压值在蜗壳内随着蜗壳通道面积的增大而降低,这是蜗壳的扩压作用将气体的部分动压转化为静压的原因。对比原型风机优化后方案10风机在叶片吸力面尾缘处动压大部分转化为静压,减小了蜗壳内的流动损失,提高了叶轮的做功能力。图7为原型风机、方案10风机叶轮回转面全压对比云图,从图上可以看出,原型风机叶片压力面与吸力面全压值压力梯度存在明显的差异,流道出口扩压度偏大,这导致叶片吸力面出口附近容易形成涡流,使叶轮出口流场混乱,降低风机效率。优化后方案10风机叶轮出口宽度变小,出口局部扩压度减弱,叶片压力面与吸力面全压值的压力梯度差异减小,叶轮出口流动状况良好,风机效率得到明显提高。

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3611240