双圆弧叶片多翼风机内流场的数值模拟及叶型研究

发布时间：2020-11-19 02:20

　　 多翼风机因其体积小、噪音低而在供暖通风空调工程中得到广泛应用。这种风机的叶片形状主要有两种：机翼形和等厚圆弧形。机翼形叶片因其流动特性较好而效率较高，但也存在叶轮重量大、加工困难、成本较高的不利因素；等厚圆弧形叶片虽因流动分离严重而效率稍低，但因其叶轮加工简单、成本较低而在中小型风机中大量使用。 优化这种风机的性能参数及提高设计效率的一种有效方法是用形状合适的等厚圆弧形叶片取代目前广泛使用的单圆弧形叶片。双圆弧叶片是其中的一种，这种叶片由两个不同曲率不同角度的单圆弧组合而成，通过选取不同的进口安装角、圆弧曲率及角度等参数组合来改变叶片的形状，从而模拟机翼形叶片的形状来接近机翼形叶片中的流动效果。但目前对于这种叶片形状的研究比较少。 本文针对这种双圆弧叶片对风机性能的影响进行了研究，并以能否获得更大的风量和压力作为评价风机性能的标准。在研究过程中根据不同的叶片进口安装角、圆弧曲率及角度等参数的组合，设计了多种叶片。首先对整机流场用Fluent软件进行了二维模拟，找出了几个主要叶型参数对风机性能的影响规律，筛选出了几种性能优良的叶片，然后又对这几种叶片的风机的整机流场进行了三维模拟。 二维数值模拟结果表明，在蜗壳内部随着流体向出口处的流动，静压逐渐减小动压和全压逐渐增大，靠近出口处的静压最小动压最大。对不同叶片的分析表明，圆弧角度和曲率相互影响。第一个圆弧的角度不能过小，如果低于60°，则无法发挥双圆弧叶片的优势，甚至有可能不如单圆弧叶片。圆弧曲率比(第一个圆弧与第二个圆弧的曲率的比值)的大小也应当适中，当第一个圆弧的圆心角较小时，圆弧曲率比应当较小；反之，圆弧曲率比可以适当增大。综合来看，第一个圆弧的圆心角应当在75°-90°左右，曲率比应当在3-4左右。对入口安装角的研究表明，由于叶轮的高速旋转，气流并不是沿垂直于叶道入口的方向进入叶道，而是对叶片的压力面有一定的冲击。当入口安装角较大时，气流对叶片的冲击比较强烈，能量损失较大，而较小的入口安装角比较容易引导气流流向，减少气流对压力面的冲击。从本文研究的叶片来看，入口安装角应取60°左右。 三维模拟的结果表明，进气口内的气流，在叶轮前盘附近以轴向速度为主，在叶轮中部开始逐渐转变为径向速度。从叶轮中部流出的气流，在蜗壳内形成了强烈的旋涡，其中的大部分在前盘附近回流入叶轮。进气口内靠近后盘附近的气流，其方向基本上完全转为径向，最终大部分流出风机，因此可以认为后盘附近的流场决定了风机的性能。由于风机前盘附近和中部存在的轴向涡流大大阻碍了气体的流出，所以在相同的出口静压下，三维模拟得到的出口流速小于二维模拟的结果。但是由于后盘附近流场对风机性能的决定作用，而且后盘附近的流场接近二维模拟得到的流场，所以三维模拟所得的结论和二维模拟的结论基本相同。
【学位单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2007
【中图分类】：TB126;TH122
【部分图文】：

整体的网格

山东大学硕士学位论文计算区域网格划分翼离心风机的内部各叶道流动的非对称性，因此计算区域不能流道进行，而是从进风口到蜗壳出口的整个流场。由于整体流算用网格采用非结构化网格。对于二维模型，采用三角形网格的精确性，对叶片和蜗壳的壁面附近的网格予以适当加密。

山东大学硕士学位论文压较小;蜗壳壁面和蜗舌附近，动压和全压较小而静压较大;总体来看，动压和全压变化的趋势相近，因此动压在全压当中的比例较大。一一︸︸黑一﹃︸一一一︸︸-lM一﹃一一一︸一︸一一一一-lM一一一一一一-lM-t1W一-1M-tW-1M一-lM
【引证文献】

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3 黄友艳;秦国良;;面向降噪的汽车空调用多翼离心风机性能研究及改进[J];风机技术;2012年05期

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本文编号：2889553