基于数值模拟的旋涡鼓风机性能研究

发布时间：2021-10-15 11:01

　　长期以来,旋涡鼓风机作为一种流量小,压头高,广泛应用与各行业的增压装置,多是以实验的方法对其进行统计、分析。而其内部复杂的流动情况无法反映在根据实验结果得出的经验公式上。现有的对旋涡风机进行的CFD模拟研究中,多是以整机作为研究对象,而未对具体的细部流动特点进行深入探讨。本文利用CFD技术,对旋涡风机的单个叶片内的流动特点做出了数值模拟并进行了分析,对旋涡风机的设计及计算方法提供了参考。首先,本文介绍了旋涡风机的特点、应用领域、工作原理和基本方程,以及一种改进机型的结构特点,说明了其工作机理,并利用CFD数值模拟软件对这种旋涡鼓风机叶轮内的离心叶片的预加压作用做出了计算与分析,证明了这种设计对于旋涡风机全压的提高有显著帮助。接着,本文对后向弯角15°的叶片进行了建模,计算并分析了气体在其内部的流动特点,说明了纵向旋涡与径向旋涡的存在,并首次计算出了旋涡风机单个叶片对于气体的加压效果。利用叶片进出口速度三角形,计算了气体在风机内做周期性旋涡运动的周期次数,从而得出风机理论全压,通过与同类产品规格实验结果的比较,此方法是较为准确并有实际意义的。最后,对不同叶片结构对风机压升效果的影响进行了... 

【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题背景
    1.2 发展及研究现状
        1.2.1 旋涡鼓风机的发展
        1.2.2 旋涡鼓风机的研究现状
    1.3 CFD技术及其在叶轮机械领域的应用
        1.3.1 CFD技术的发展
        1.3.2 CFD软件及其主要特点
        1.3.3 CDF技术在叶轮机械领域内的应用
    1.4 本文选用的CFD软件介绍
    1.5 本文的主要目的和主要工作
第2章 旋涡鼓风机基本原理及改进机型的特点
    2.1 旋涡鼓风机简介
    2.2 旋涡鼓风机的特点
    2.3 旋涡鼓风机在生产中的应用
    2.4 旋涡鼓风机的工作原理
        2.4.1 传统旋涡鼓风机的工作原理
        2.4.2 改进型旋涡鼓风机介绍
    2.5 旋涡气泵的基本方程式
    2.6 本章小结
第3章 离心叶片预加压能力计算及效果分析
    3.1 离心叶片的建模及数值求解
        3.1.1 建立模型及初始条件
        3.1.2 流动控制方程
        3.1.3 紊流模型及数值方法
    3.2 计算结果及分析
        3.2.1 旋转机械速度三角形原理及加压原理
        3.2.2 流道内速度及压力分布结果及分析
    3.3 离心叶片预加压效果
    3.4 本章小结
第4章 旋涡叶片加压效果计算方法及结果研究
    4.1 单个旋涡叶片的计算方法研究
        4.1.1 初始条件
        4.1.2 流动控制方程
        4.1.3 紊流模型
        4.1.4 方程离散及差分方式
        4.1.5 物理模型
        4.1.6 初始化及收敛条件
    4.2 计算结果分析及验证
        4.2.1 气体在叶道内的流动
        4.2.2 气体单次进出叶片的压升
        4.2.3 旋涡叶片加压总压升算法
    4.3 本章小结
第5章 几何参数对风机性能的影响
    5.1 叶片形状对风机性能的影响
    5.2 旋涡风机中叶轮与壳体间的间隙选择
    5.3 隔舌尺寸对旋涡风机压升的影响
    5.4 本章小结
结论
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的论文及研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]小流量高扬程离心旋涡泵的设计与试验研究[J]. 谢鹏,朱祖超,偶国富,崔宝玲,李日失.  流体机械. 2007(08)
[2]旋涡氢气鼓风机性能数值模拟[J]. 蔡兆麟,张文俊.  石油化工设备. 2005(02)
[3]旋涡鼓风机几何参数对其性能的影响[J]. 张文俊,蔡兆麟.  化工装备技术. 2005(01)
[4]叶轮参数对旋涡鼓风机性能的影响[J]. 蔡兆麟,张文俊.  流体机械. 2004(12)
[5]旋涡泵的内部流动研究[J]. 董颖,施卫东,汪永志.  水泵技术. 2004(01)
[6]不同间隙条件下的叶顶区流动[J]. 王正明,贾希诚,王嘉炜.  工程热物理学报. 2003(02)
[7]旋涡风机内部流动的边界元解法[J]. 张艳莉,方晓英,朱报祯.  风机技术. 2002(04)
[8]CFD通用软件综述[J]. 姚征,陈康民.  上海理工大学学报. 2002(02)
[9]风扇/压气机技术发展和对今后工作的建议[J]. 陈矛章.  航空动力学报. 2002(01)
[10]离心通风机内部流场模拟中的几何建模[J]. 段江南,蔡兆麟.  风机技术. 2001(06)

硕士论文
[1]旋转机械强度校核系统的开发与应用[D]. 张文俊.华中科技大学 2005



本文编号：3437937