轴流风机设计要素对性能影响的数值研究

发布时间：2017-09-25 16:06

  本文关键词：轴流风机设计要素对性能影响的数值研究

  更多相关文章： 轴流风机 设计要素 数值模拟 性能影响

【摘要】：轴流风机在工业和生活中的应用极为广泛，同时也消耗大量能源。随着我国面临越来越大的环境治理和节能减排压力，研制开发和使用高效风机产品将是通风机行业重点关注的领域。T35型轴流通风机是我国使用了多年的通风换气产品，其应用范围也很广，但现有的T35风机效率还偏低。基于目前T35轴流风机效率偏低的现状，本文利用工程设计经验和现代设计方法研发了新T35轴流风机，并且研究了几个重要设计要素对其性能的影响。 本文首先介绍了轴流通风机气动设计的工程方法特别是叶片设计，然后叙述了其进行风机气动性能模拟的整机三维流场数值模拟方法，，包括数值建模、网格划分、边界条件设置、收敛判据等，并进一步探讨了轴流风机在不同数值建模、不同风机出口静压后处理以及不同边界条件设置下的性能计算结果的差异。通过采用合适的建模方式和数值模拟后处理使得数值模拟结果可以与实测结果进行比较。通过网格试验得到了该风机的整机数值模拟网格，为后续讨论T35轴流风机的设计要素对其性能的影响奠定了基础。 其次，本文在已有T35轴流风机的基础上得到了新T35轴流风机的设计雏形，同时对已有气动设计程序中的输入输出格式和部分经验参数设置进行了改进。改进后的程序不仅具有了高效灵活的特点，而且其可以很好的与后续的数值模拟进行衔接。在此基础上本文通过对新T35轴流风机的三维数值模拟，研究了该风机的轮毂比、流型系数、叶片前倾和叶片前掠等设计要素对其性能的影响。 最后通过上述研究得出结论为：①随着轮毂比的增大风机全压会先略增大而后减小，随着轮毂比的增加风机效率大体上会逐渐减小。②风机全压会随着流型系数的增大先增大后减小而后再增大，风机效率会随着流行系数的增大先增大而后减小。③随着叶片前倾角的增大，风机全压和风机效率均会减小。④风机全压会随着叶片前掠角的增大先微减小后增大而后减小，风机效率会随着叶片前掠角的增大而波动性递增。本文对以上的设计要素分析表明，T35轴流风机最佳的设计是轮毂比为0.35，流型系数为0.1，不适宜采用前倾，应该采用的是前掠。该设计方案下T35轴流风机的性能比旧T35轴流风机的性能要好，其风机全压增加了36.3Pa，风机的效率提高了5.3%。
【关键词】：轴流风机 设计要素 数值模拟 性能影响
【学位授予单位】：内蒙古工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH432.1
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-15
• 1.1 研究背景8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 国外研究现状9-10
• 1.2.2 国内研究现状10-11
• 1.3 CFD 的理论基础11-13
• 1.3.1 Fluent 的软件介绍11
• 1.3.2 CFD 的求解步骤11-12
• 1.3.3 CFD 的思想及方法12-13
• 1.4 本文的研究内容及技术路线13-15
• 第二章 轴流风机的气动设计及数值模拟15-33
• 2.1 轴流风机简介15-16
• 2.2 轴流风机的气动设计16-20
• 2.3 轴流风机的数值模拟20-27
• 2.3.1 数值建模20-21
• 2.3.2 几何模型的简化21
• 2.3.3 计算域的组成21-22
• 2.3.4 网格的划分22-24
• 2.3.5 计算方法和边界条件24-25
• 2.3.6 数值模拟的收敛判据25-27
• 2.4 主要参数计算27-29
• 2.4.1 全压和静压的计算27-28
• 2.4.2 轴功率的计算28-29
• 2.4.3 效率的计算29
• 2.5 不同数值模拟的结果对比29-32
• 2.5.1 不同建模的结果对比29-30
• 2.5.2 不同静压取值的结果对比30-31
• 2.5.3 不同边界条件的结果对比31-32
• 2.6 本章小结32-33
• 第三章 T35 轴流风机的设计要素对其性能的影响33-51
• 3.1 T35 轴流风机的模型建立33-36
• 3.1.1 轴流风机气动设计程序的改进及叶片参数的测量33-34
• 3.1.2 物理模型的建立34-36
• 3.1.3 几何模型的建立36
• 3.2 T35 轴流风机的网格试验36-37
• 3.3 T35 轴流风机设计要素对其性能的影响37-45
• 3.3.1 轮毂比的影响37-39
• 3.3.2 流型系数的影响39-41
• 3.3.3 叶片前倾的影响41-43
• 3.3.4 叶片前掠的影响43-45
• 3.4 优化前后风机的流场对比45-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第四章 结论与展望51-53
• 4.1 结论51
• 4.2 特点和创新51-52
• 4.3 建议和展望52-53
• 参考文献53-56
• 致谢56-57
• 在读期间取得的科研成果57-58

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 王学军,聂能光;轴流通风机叶栅叶型的优化设计研究[J];东北工学院学报;1986年02期

2 马良玉,安连锁,王松岭,王兵树;大型动(静)叶调节轴流风机通用性能数学模型的建立及工程应用实践[J];动力工程;2000年05期

3 王巍雄,李嵩,朱之墀;不可展曲面的极值展开法及其在轴流通风机叶片中的应用[J];风机技术;2004年04期

4 崔庆友;陈中才;昌泽舟;;对旋轴流通风机最优轮毂比的研究[J];风机技术;2006年06期

5 王会社;张仲柱;张永军;赵青松;谭春青;徐建中;;轮毂比对对旋轴流通风机性能影响的数值研究[J];风机技术;2008年03期

6 昌泽舟;孙建中;张余洁;李智勇;刘宏伟;;前弯前掠低噪声纺织轴流通风机的优化设计[J];风机技术;2010年02期

7 金元日;王军;于文文;;不同流型对轴流通风机性能影响的数值[J];风机技术;2011年01期

8 刘红蕊;耿少娟;聂超群;方杭安;;对旋式轴流风机变环量流型的改进设计[J];风机技术;2011年03期

9 刘晓明;苏莫明;田琳;;单级轴流风机准三维设计[J];风机技术;2011年06期

10 王岳;单叶轮级轴流通风机流型的优化设计[J];抚顺石油学院学报;1997年01期

本文编号：918275