轴流风扇叶片气动特性及其流动控制机理数值模拟

发布时间：2018-01-28 01:52

  本文关键词： 轴流风扇 波浪翼型叶片 数值计算 气动性能 流动控制　出处：《武汉理工大学》2012年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：轴流风扇在工农业生产与生活中普遍使用,风扇叶片作为风扇的能量交换元件,其形状直接影响叶片附近的涡流强度,包含着许多复杂的流动机理,叶片的气动性能直接影响风扇的工作效率、运行寿命及噪声。随着现代生活对节能、环保及低噪等要求日益提高,如何有效提高风扇叶片的气动性能,借以提高其工作效率是人们长期关注的课题。 本文以轴流风扇叶片为研究对象,以提高其气动性能和降低噪声为目标,提出了一种新型的可延缓失速的波浪翼型叶片。通过计算流体力学软件FLUENT对标准NACA0012翼型和波浪翼型叶片进行三维数值计算对比分析,研究了翼型叶片在不同攻角下(0°≤α≤20。)的气动性能及其复杂的三维流动结构,同时进一步研究了波浪翼型叶片在提高标准NACA0012翼型叶片升力及延缓其失速方面的物理机制。研究发现：与标准NACA0012翼型叶片相比,波浪翼型叶片由于其前后缘及上下表面沿展向呈正弦波浪型变化,延缓了最大截面处前缘的流动分离,并使得其在失速区均得到了更为平缓的升力系数曲线。在小攻角(a12°)工况下,标准NACA0012翼型叶片的升力系数稍大,然而当攻角增大(a12°)时,波浪翼型叶片升力系数明显提高,最高可达20%。在此基础上,利用PRO/E构建了叶片数与安装角相组合的九种轴流风扇模型,探讨不同翼型叶片数及安装角对轴流风扇气动性能的影响机制,进一步讨论波浪翼型叶片在工程应用方面的可适用性,通过比较风扇内流场的迹线和护风圈涡量分布,发现波浪翼型风扇并非在本文中的所有参数下均能改善标准叶片风扇的气动性能,只有当安装角大于15°时才有改善效果,同时发现波浪翼型风扇在五叶片18°安装角下的气动性能改善最大。综上研究表明波浪翼型叶片能够有效地改善轴流风扇气动性能,取得良好的实际应用效果。
[Abstract]:Axial flow fan is widely used in industrial and agricultural production and life. Fan blade as an energy exchange element, its shape directly affects the eddy current intensity near the blade, including many complex flow mechanism. The aerodynamic performance of the blade directly affects the efficiency, service life and noise of the fan. With the increasing requirements of energy saving, environmental protection and low noise in modern life, how to effectively improve the aerodynamic performance of the fan blade. To improve the efficiency of its work is a long-term concern of people. In this paper, the axial flow fan blade as the research object, to improve its aerodynamic performance and reduce noise as the goal. A new type of wave airfoil blade which can delay stall is proposed. The standard NACA0012 airfoil and the wave airfoil blade are calculated and compared with each other by the computational fluid dynamics software FLUENT. The aerodynamic performance and the complex three-dimensional flow structure of airfoil blade with 0 掳鈮，

本文编号：1469432