G4-73型离心风机蜗壳与叶轮适配性数值模拟研究

发布时间：2017-06-06 11:06

  本文关键词：G4-73型离心风机蜗壳与叶轮适配性数值模拟研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：离心叶轮机械是工业生产中主要耗能设备之一。离心风机又是火电厂中仅次于泵的耗电大户,因此,研究和改造风机以提高其性能,对火电厂的节能增效具有重要意义。本文以G4-73№8D型离心风机为研究对象,在借鉴原风机、蜗壳型线优化风机和蜗壳宽度优化风机几何模型的基础上,采用Gambit将蜗壳型线及宽度优化结果耦合,建立了耦合风机物理模型,并采用非结构化网格对其进行了网格划分。选用Spalart-Allmaras湍流模型,利用了Fluent数值模拟软件,对耦合风机的内部三维流场进行了数值模拟,并将其模拟结果与原风机、蜗壳型线优化风机和蜗壳宽度优化风机的数值模拟结果进行了对比分析。计算结果表明:蜗壳型线优化、蜗壳宽度优化及耦合风机的出口速度场分布均匀。在小流量工况下,耦合风机变工况能力更强;其它工况下,型线优化风机变工况能力较强;蜗壳宽度优化风机效率和全压得到了较大幅度提高,小流量区尤为明显。当风机负荷处于65%~110%之间,型线优化后风机的全压较原风机提高了3.64%,效率平均提高了3.42%;耦合风机在65%负荷的工况下,全压和效率略微下降,在75%~110%负荷之间,耦合风机的全压较原风机提高了2.07%,效率平均提高了1.88%。
【关键词】：离心风机 蜗壳型线和宽度 优化 耦合风机 数值模拟
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM621;TH432
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-12
• 1.1 课题意义及背景9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 本课题的研究方法及内容11-12
• 第2章 数值计算基础理论12-20
• 2.1 计算流体力学概述12-13
• 2.2 基本控制方程13-14
• 2.2.1 动量守恒方程13
• 2.2.2 质量守恒方程13-14
• 2.2.3 能量守恒方程14
• 2.3 湍流数值模拟方法14-15
• 2.3.1 直接数值模拟（DNS）14-15
• 2.3.2 大涡模拟（LES）15
• 2.3.3 Reynolds平均法（RANS）15
• 2.3.4 统计平均法15
• 2.4 Fluent中的粘性模型15-18
• 2.4.1 S-A模型16-17
• 2.4.2 其它模型17-18
• 2.5 离散方法18-19
• 2.6 离散格式19
• 2.7 压力与速度耦合关系处理19
• 2.8 本章小结19-20
• 第3章 离心通风机的几何模型建立及网格划分20-31
• 3.1 商用软件Fluent介绍（含Gambit）20-23
• 3.1.1 Fluent简介20-21
• 3.1.2 Gambit简介21
• 3.1.3 网格类型21-23
• 3.1.4 网格质量评价23
• 3.2 耦合风机的几何建模23-28
• 3.2.1 原风机、蜗壳型线优化风机和蜗壳宽度优化风机几何结构23-25
• 3.2.2 耦合风机的几何建模及网格划分25-28
• 3.3 数值模拟求解参数设置28-30
• 3.3.1 求解器的选择28-29
• 3.3.2 数学模型29
• 3.3.3 初始值设定29
• 3.3.4 边界条件设定29-30
• 3.3.5 收敛判断依据30
• 3.4 本章小结30-31
• 第4章 数值模拟结果的对比分析31-43
• 4.1 原风机计算结果分析31-34
• 4.1.1 数值计算与实验对比31
• 4.1.2 原风机蜗壳内部流场分析31-34
• 4.2 蜗壳型线优化风机与原风机结果分析34-35
• 4.3 耦合风机与原风机结果分析35-37
• 4.4 耦合风机与宽度优化风机结果分析37-38
• 4.5 耦合风机内流场分析38-39
• 4.6 性能曲线分析39-41
• 4.7 本章小结41-43
• 第5章 结论与展望43-44
• 5.1 结论43
• 5.2 展望43-44
• 参考文献44-49
• 攻读硕士学位期间发表的论文49-50
• 致谢50

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