XQ斜槽式离心风机流场仿真及关键部件的改进设计

发布时间：2023-11-11 09:43

　　XQ斜槽式离心风机广泛应用于冶金、化工、钢铁、水泥等重工业领域,其结构特点是整体结构紧凑,叶轮的宽径比小、内外径比小、由长短叶片间隔且均匀分布,性能特点是压力系数高、流量系数小,因此通常应用于高压小流量的场合。由于其普遍存在效率低、加工工艺复杂等缺点,本文提出改进设计方案,提高风机效率,并采用CFD数值计算方法进行分析和验证。本文改进和设计风机的主要思路是首先采用N-S方程,并结合SST k-ω湍流模型对斜槽风机原型机进行流动计算,数值计算结果与原始测量数据吻合很好,证实了所采用的计算模型和数值计算方法的可行性。通过观察原型机不同截面处的等值线和流线图,分析了叶轮流道内流动损失的根源,通过控制叶片吸力面边界层的分离,来减小风机的内部流动损失,并针对风机的内部流动情况提出三种不同的改进方案。在改进方案无法满足性能指标要求的情况下,本文对风机进行了重新设计。为使风机叶道内流动更加合理,以叶轮流道截面积逐渐变化为原则,建立了风机叶片型线成型的数学模型,并根据此数学模型完成了风机叶片型线的设计。设计风机叶片采用“双弧段”成型方法,不仅简化了风机的加工工艺,还使风机的全压提高至5257Pa,效率...

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
主要符号表
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 离心风机优化设计现状
        1.2.1 叶轮叶片的研究进展
        1.2.2 蜗壳优化设计方法的研究进展
    1.3 研究内容
    1.4 研究技术路线
    1.5 研究的创新点和难点
第2章 离心风机及内部三维流场的计算方法
    2.1 离心风机概述
        2.1.1 离心风机的压力
        2.1.2 离心风机的功率、效率及传动方式
        2.1.3 离心风机的主要损失
    2.2 离心风机流场的研究方法
    2.3 离心风机内部流动的控制方程
    2.4 网格概述
    2.5 动区域计算模型
        2.5.1 多参考系模型(MRF)
        2.5.2 滑移网格模型
    2.6 湍流的数值模拟方法
    2.7 湍流模型的选择
第3章 斜槽式离心风机不同改进方案与数值计算
    3.1 引言
    3.2 斜槽式离心风机结构
        3.2.1 离心风机结构参数
        3.2.2 斜槽式离心风机三维建模
    3.3 数值计算前处理
        3.3.1 斜槽风机网格划分方法
        3.3.2 边界条件设置
    3.4 网格无关性检验与准确性验证
    3.5 数值计算结果误差分析
    3.6 斜槽风机内部流动特性分析
    3.7 斜槽式风机改进方案及结果分析
        3.7.1 方案一：向内延长短叶片
        3.7.2 方案二：增大风机叶轮的旋转直径
        3.7.3 方案三：改变斜槽式离心风机的蜗舌间隙
    3.8 小结
第4章 离心风机设计及主要结构参数值选择
    4.1 引言
    4.2 离心风机叶轮主要几何参数选择
        4.2.1 风机的主要无因次参数
        4.2.2 风机叶轮参数选择
        4.2.3 设计风机叶片型线绘制
    4.3 离心风机蜗壳成型及参数选择
        4.3.1 蜗壳主要几何参数
        4.3.2 蜗壳型线参数选择
        4.3.3 蜗壳型线的绘制
    4.4 风机集流器设计
        4.4.1 集流器类型
        4.4.2 集流器设计原则
第5章 设计风机的稳态与瞬态及噪声值的数值计算
    5.1 稳态与瞬态数值计算概述
    5.2 设计风机稳态计算结果分析
    5.3 设计风机的瞬态计算
        5.3.1 瞬态计算收敛性判断
        5.3.2 瞬态计算时间步长的确定
        5.3.3 离心风机瞬态计算方法
    5.4 离心风机气动噪声计算
        5.4.1 FW-H方程
        5.4.2 风机噪声计算与结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文



本文编号：3862393