基于参数化建模的G4-73N0.8D型风机内部流场数值模拟

发布时间：2017-03-29 05:13

  本文关键词：基于参数化建模的G4-73N0.8D型风机内部流场数值模拟，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机技术的进步和计算方法的不断改进，CFD技术在很多领域得到愈来愈广泛的应用，CFD数值模拟可提供丰富的流场信息，为设计者设计和改进流体机械提供可靠的依据。此外，由于风机内部流场的实验测量存在许多实际困难，使得CFD数值模拟成为研究内部流场的一种重要手段。因此本文采用商用CFD软件FLUENT对G4-73NO.8D型离心风机进行数值模拟，计算得到风机内部不同截面的速度矢量图、全压云图及动压云图。在深入分析前处理软件GAMBIT和数值计算软件FLUENT运行机理的基础上，基于VB编程语言结合GAMBIT和FLUENT软件开发出风机的参数化数值计算平台，平台可以实现参数化建模和FLUENT数值计算，从而大大缩短了数值模拟过程中的几何建模及网格划分的时间。 研究了不同集流器结构对风机性能的影响，分别对六种不同集流器结构的风机进行数值模拟，通过对风机的全压和速度场分析得出锥弧型集流器与整机配合的最好，圆筒形最差。同时对风机三个主要叶轮参数叶片数、叶片出口安装角及叶轮出口宽度设计了正交试验，通过参数化数值计算平台对正交试验中的各种组合进行数值模拟求出全压目标值，再对正交试验进行方差分析，得出叶片数对风机的性能影响最大，其次是叶片出口安装角，最后是叶轮出口宽度；求出较优的组合方案为叶片数取16、叶片出口安装角取46°、叶轮出口宽度取203mm，最后对较优组合方案进行数值模拟验证，，研究表明较优组合方案能很好地改善风机内部流场。
【关键词】：CFD 离心风机 数值模拟 参数化建模 正交试验
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH432
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-12
• 插图清单12-13
• 表格清单13-14
• 第一章 绪论14-19
• 1.1 课题研究的目的和意义14-15
• 1.2 国内外研究现状15-17
• 1.3 本文的主要研究内容与方法17-19
• 第二章 计算流体动力学基础理论19-28
• 2.1 计算流体力学的基本控制方程20-23
• 2.1.1 连续性方程20-21
• 2.1.2 动量方程21-22
• 2.1.3 能量方程22
• 2.1.4 湍流基本方程22-23
• 2.2 湍流模型23-26
• 2.2.1 湍流流动的数值模拟分类23-24
• 2.2.2 湍流粘性系数法24-26
• 2.3 控制方程的离散方法26-27
• 2.4 本章小结27-28
• 第三章 G4-73NO.8D 离心风机的数值模拟28-46
• 3.1 FLUENT 软件简介28-30
• 3.2 FLUENT 的基本分析过程30-31
• 3.3 风机实体模型建立31-35
• 3.3.1 蜗壳的建模31-32
• 3.3.2 集流器建模32-33
• 3.3.3 叶轮建模33-34
• 3.3.4 风机的整体模型34-35
• 3.4 网格划分35-39
• 3.4.1 GAMBIT 中网格划分简介35-37
• 3.4.2 风机模型网格划分37-39
• 3.5 数值模拟计算39-45
• 3.5.1 数值计算方法及边界条件设置39-40
• 3.5.2 计算步骤40-41
• 3.5.3 计算结果分析41-45
• 3.6 本章小结45-46
• 第四章 风机参数化数值计算平台的开发与实现46-53
• 4.1 参数化设计研究概述46
• 4.2 风机参数化平台开发环境46-47
• 4.3 风机参数化平台的结构功能47-49
• 4.3.1 风机参数化建模模块47-49
• 4.3.2 FLUENT 数值计算模块49
• 4.4 风机参数化平台开发机理49-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第五章 离心风机性能的优化及试验研究53-65
• 5.1 集流器结构对风机性能的影响研究53-55
• 5.2 叶轮结构参数变化对风机性能影响研究55-57
• 5.2.1 叶片出口安装角对风机性能的影响55-56
• 5.2.2 叶片数对风机性能的影响56-57
• 5.2.3 叶轮出口宽度对风机性能的影响57
• 5.3 正交试验方法57-62
• 5.4 优化结果对比分析62-63
• 5.5 本章小结63-65
• 第六章 全文总结与展望65-67
• 6.1 论文总结65
• 6.2 未来工作展望65-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况70-71

【参考文献】

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本文编号：273746