轴流通风机流场数值分析及性能优化研究

发布时间：2021-01-07 04:44

　　轴流通风机是主要用来抽吸、输送、提高气体能量的一种叶轮机械,广泛应用在石油化工行业领域,如催化裂化装置中的主风机、机械式通风塔以及油气集输等工艺流程中。本文研究的是某型号碳钢轴流通风机,该风机在实际工作中耗电量大、运行效率偏低,因此深入探究该轴流通风机的流场分布特性和性能曲线,以提高轴流风机的全压效率,为今后轴流通风机的性能优化提供理论参考依据。本文对轴流通风机进行数值模拟计算,探究轴流通风机内部流动特性及风机性能影响因素。分析不同叶片结构参数——叶片相对厚度、叶片安装倾角、叶顶间隙对轴流通风机内部流场及全压效率的影响,从而得出风机性能与各叶片参数的相关性。为了减少气流径向能量损失,并改善叶轮尾部脱涡对主流区的干扰,提升风机的风压和运行效率,在轴流通风机动叶片后构建导叶,并探究后置导叶对风机性能和全压效率的影响。经数值计算结果表明,风机叶片压力面呈正压,并在压力面叶顶前缘达到最大静压值。叶片吸力面呈负压状态,逐渐形成流动分离,由于叶片尾部对周边气流产生横向剪切力作用,因此存在叶轮尾迹脱涡现象,消耗气体动能,降低风机效率。轴流通风机叶轮相对厚度越大,叶轮前缘气流冲击损失越低,叶轮吸力面流... 

【文章来源】：东北石油大学黑龙江省

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
创新点摘要
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 风机内部流动研究现状
        1.2.2 叶轮参数优化研究现状
        1.2.3 多级叶排间干涉研究现状
    1.3 本文主要研究内容
第二章 数值计算及风机性能理论研究
    2.1 流体动力学基本控制方程
        2.1.1 连续性方程
        2.1.2 动量方程
        2.1.3 能量方程
    2.2 湍流数值模拟方法及湍流模型
        2.2.1 湍流数值模拟方法
        2.2.2 湍流模型
    2.3 轴流通风机基本理论
        2.3.1 基本结构及工作原理
        2.3.2 风机性能计算参数
    2.4 本章小结
第三章 轴流通风机模型建立及流场数值分析
    3.1 轴流通风机几何模型建立及网格化分
        3.1.1 几何模型建立
        3.1.2 网格化分
    3.2 数值方法和边界条件
    3.3 湍流模型优选
    3.4 轴流通风机内部流场分析
        3.4.1 风机叶片静压分布
        3.4.2 风机流道速度分布
        3.4.3 风机性能分析及实验对比
    3.5 本章小结
第四章 轴流通风机性能影响因素研究
    4.1 叶片相对厚度影响研究
        4.1.1 物理模型构建
        4.1.2 叶片表面静压分布
        4.1.3 叶片表面载荷分布
        4.1.4 轴流风机流动特性分析
    4.2 叶片安装角度影响研究
        4.2.1 物理模型构建
        4.2.2 叶片表面静压分布
        4.2.3 叶片表面载荷分布
        4.2.4 轴流风机流动特性分析
    4.3 叶片叶顶间隙影响研究
        4.3.1 物理模型构建
        4.3.2 叶片表面静压分布
        4.3.3 叶片表面载荷分布
        4.3.4 叶顶湍流强度及风机性能分析
    4.4 本章小结
第五章 后置导叶对轴流通风机性能影响分析
    5.1 后置导叶几何模型构建
    5.2 后置导叶性能影响分析
    5.3 叶轮—导叶级间流动分析
        5.3.1 级间流动定性分析
        5.3.2 级间流动定量分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
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致谢



本文编号：2961937