翼型选择对轴流风机性能影响的数值研究
发布时间：2021-04-01 08:19
为了研究翼型对轴流风机气动性能的影响,采用数值模拟的方法首先研究了翼型的升阻比对风机性能的影响,然后选用较优的翼型来研究最大相对厚度和最大相对厚度位置对风机气动性能的影响。结果分析表明:当风机工作在设计流量及以上时,选用较大升阻比系数翼型的风机表现出较好的气动性能;轴流风机选用较薄翼型作为其叶片翼型时,其气动特性表现较优;当叶片翼型最大相对厚度位于距叶片前缘30%时,轴流风机的气动特性最优。研究结果可为轴流风机设计者设计高效的轴流风机提供参考。
【文章来源】：能源工程. 2019,(03)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
轴流风机三维叶片计算模型和网格划分
－瑖瑨－行网格无关性验证后，最后选择网格数量为530万左右，这样可确保计算的准确性、收敛性和经济性。图2计算域网格划分1．3计算方法和边界条件本研究对风机模型进行三维定常数值模拟。采用有限体积法求解雷诺时均方程，对流项采用较高分辨率的二阶迎风差分格式，其他项均采用中心差分，湍流模型采用k－e两方程中的ＲNG模型。数值模拟的边界条件为速度进口和压力出口，进出口湍动能和湍流动能耗散率由经验公式计算得出;叶片壁面采用无滑移边界条件，近壁面采用标准壁面函数，忽略重力和壁面粗糙度对流动的影响;动静交界处使用多参考系模型(MＲF)，使动静计算域的数据进行传递。2数值模拟结果分析数值模拟分为三步进行:首先选取CLAＲK-Y、NACA0012、NACA4408及NACA8412四种翼型进行建模，模拟选择出其中气动性能较好的翼型;然后利用所选翼型，做翼型最大相对厚度分别为6%、8%、10%的叶轮并模拟，选择出其中最合适的翼型最大相对厚度;最后将翼型最大厚度分布在弦长(从前缘到后缘方向)的20%、30%、40%和50%处变化，获得翼型最大厚度位置对风机性能的影响规律。2．1翼型升阻比对风机性能影响图3给出了各翼型的升阻比随攻角变化曲线(考虑到本文中研究的轴流风机叶片工作的雷诺数为200000左右，故此处升阻比也是在雷诺数为200000时获得的)。从图3可以看出，在所给攻角变化范围内，对称翼型NACA0012的升阻比最小，NACA8412翼型的升阻比最大，CLAＲK-Y翼型比NACA2412翼型的升阻比稍大。图3不同翼型的升阻比随攻角变化曲线图4给出了具有不同升阻比翼型风机的全压曲线。从图中可以看出，风机全压随着流量的增加?
响;动静交界处使用多参考系模型(MＲF)，使动静计算域的数据进行传递。2数值模拟结果分析数值模拟分为三步进行:首先选取CLAＲK-Y、NACA0012、NACA4408及NACA8412四种翼型进行建模，模拟选择出其中气动性能较好的翼型;然后利用所选翼型，做翼型最大相对厚度分别为6%、8%、10%的叶轮并模拟，选择出其中最合适的翼型最大相对厚度;最后将翼型最大厚度分布在弦长(从前缘到后缘方向)的20%、30%、40%和50%处变化，获得翼型最大厚度位置对风机性能的影响规律。2．1翼型升阻比对风机性能影响图3给出了各翼型的升阻比随攻角变化曲线(考虑到本文中研究的轴流风机叶片工作的雷诺数为200000左右，故此处升阻比也是在雷诺数为200000时获得的)。从图3可以看出，在所给攻角变化范围内，对称翼型NACA0012的升阻比最小，NACA8412翼型的升阻比最大，CLAＲK-Y翼型比NACA2412翼型的升阻比稍大。图3不同翼型的升阻比随攻角变化曲线图4给出了具有不同升阻比翼型风机的全压曲线。从图中可以看出，风机全压随着流量的增加，呈现出不断减小的趋势，但是不同翼型所对应的风机模型的全压曲线减小的趋势各不相同。从整个模拟工况来看，升阻比系数较大的NA-CA8412风机的全压表现为最大，升阻比系数最小的NACA0012风机表现为最小，全压的这种变化趋势跟图3翼型的升阻比变化趋势基本相同。同时，从全压随流动工况的变化趋势来看，NA-CA8412风机的全压表现为设计流量工况前后变化比较缓慢，这说明该风机具有较宽的高效运行区，是风机设计者追求的目标;而其余风机表现为流量超过设计工况后全压减小得很快，这不利于风机的变工况运行。图4不?
【参考文献】：
期刊论文
[1]风机气动性能数值模拟的地位和技巧(一)[J]. 李嵩,朱之墀. 风机技术. 2013(05)
[2]翼型选择对油气混输泵性能的影响[J]. 马希金,赵杰,邵莲,刘萌萌,王全林. 油气储运. 2009(08)
[3]对旋轴流式通风机不同翼型叶片气动性能实验研究[J]. 罗松,向毅. 矿业安全与环保. 2008(S1)
[4]机翼型及板型叶片轴流风机气动性能计算及比较[J]. 左国华. 节能技术. 2008(02)
[5]板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较[J]. 杨亚钊,张楚华,李宏安. 流体机械. 2006(06)
[6]翼型的选择对轴流泵抗汽蚀性能的影响[J]. 谭智勇,李岩,郑洪涛. 汽轮机技术. 2005(03)
[7]先进翼型与先进翼型风机的设计与实验研究[J]. 席德科,杨青,陆森林,张仲寅,刘卫平. 流体机械. 2000(04)
[8]可用于木材干燥轴流风机的新型翼型实验研究[J]. 李景银,魏百锁,李超俊. 林产工业. 1997(04)
[9]轴流式风机叶片用的高性能新翼型的试验研究[J]. 席德科,张仲寅,陆森林,杨青,刘卫平,毛洁琳. 机械科学与技术. 1996(02)
硕士论文
[1]轴流泵翼型水动力特性数值模拟研究[D]. 崔莹莹.扬州大学 2009
本文编号：3113004
【文章来源】：能源工程. 2019,(03)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
轴流风机三维叶片计算模型和网格划分
－瑖瑨－行网格无关性验证后，最后选择网格数量为530万左右，这样可确保计算的准确性、收敛性和经济性。图2计算域网格划分1．3计算方法和边界条件本研究对风机模型进行三维定常数值模拟。采用有限体积法求解雷诺时均方程，对流项采用较高分辨率的二阶迎风差分格式，其他项均采用中心差分，湍流模型采用k－e两方程中的ＲNG模型。数值模拟的边界条件为速度进口和压力出口，进出口湍动能和湍流动能耗散率由经验公式计算得出;叶片壁面采用无滑移边界条件，近壁面采用标准壁面函数，忽略重力和壁面粗糙度对流动的影响;动静交界处使用多参考系模型(MＲF)，使动静计算域的数据进行传递。2数值模拟结果分析数值模拟分为三步进行:首先选取CLAＲK-Y、NACA0012、NACA4408及NACA8412四种翼型进行建模，模拟选择出其中气动性能较好的翼型;然后利用所选翼型，做翼型最大相对厚度分别为6%、8%、10%的叶轮并模拟，选择出其中最合适的翼型最大相对厚度;最后将翼型最大厚度分布在弦长(从前缘到后缘方向)的20%、30%、40%和50%处变化，获得翼型最大厚度位置对风机性能的影响规律。2．1翼型升阻比对风机性能影响图3给出了各翼型的升阻比随攻角变化曲线(考虑到本文中研究的轴流风机叶片工作的雷诺数为200000左右，故此处升阻比也是在雷诺数为200000时获得的)。从图3可以看出，在所给攻角变化范围内，对称翼型NACA0012的升阻比最小，NACA8412翼型的升阻比最大，CLAＲK-Y翼型比NACA2412翼型的升阻比稍大。图3不同翼型的升阻比随攻角变化曲线图4给出了具有不同升阻比翼型风机的全压曲线。从图中可以看出，风机全压随着流量的增加?
响;动静交界处使用多参考系模型(MＲF)，使动静计算域的数据进行传递。2数值模拟结果分析数值模拟分为三步进行:首先选取CLAＲK-Y、NACA0012、NACA4408及NACA8412四种翼型进行建模，模拟选择出其中气动性能较好的翼型;然后利用所选翼型，做翼型最大相对厚度分别为6%、8%、10%的叶轮并模拟，选择出其中最合适的翼型最大相对厚度;最后将翼型最大厚度分布在弦长(从前缘到后缘方向)的20%、30%、40%和50%处变化，获得翼型最大厚度位置对风机性能的影响规律。2．1翼型升阻比对风机性能影响图3给出了各翼型的升阻比随攻角变化曲线(考虑到本文中研究的轴流风机叶片工作的雷诺数为200000左右，故此处升阻比也是在雷诺数为200000时获得的)。从图3可以看出，在所给攻角变化范围内，对称翼型NACA0012的升阻比最小，NACA8412翼型的升阻比最大，CLAＲK-Y翼型比NACA2412翼型的升阻比稍大。图3不同翼型的升阻比随攻角变化曲线图4给出了具有不同升阻比翼型风机的全压曲线。从图中可以看出，风机全压随着流量的增加，呈现出不断减小的趋势，但是不同翼型所对应的风机模型的全压曲线减小的趋势各不相同。从整个模拟工况来看，升阻比系数较大的NA-CA8412风机的全压表现为最大，升阻比系数最小的NACA0012风机表现为最小，全压的这种变化趋势跟图3翼型的升阻比变化趋势基本相同。同时，从全压随流动工况的变化趋势来看，NA-CA8412风机的全压表现为设计流量工况前后变化比较缓慢，这说明该风机具有较宽的高效运行区，是风机设计者追求的目标;而其余风机表现为流量超过设计工况后全压减小得很快，这不利于风机的变工况运行。图4不?
【参考文献】：
期刊论文
[1]风机气动性能数值模拟的地位和技巧(一)[J]. 李嵩,朱之墀. 风机技术. 2013(05)
[2]翼型选择对油气混输泵性能的影响[J]. 马希金,赵杰,邵莲,刘萌萌,王全林. 油气储运. 2009(08)
[3]对旋轴流式通风机不同翼型叶片气动性能实验研究[J]. 罗松,向毅. 矿业安全与环保. 2008(S1)
[4]机翼型及板型叶片轴流风机气动性能计算及比较[J]. 左国华. 节能技术. 2008(02)
[5]板型及机翼型对旋轴流通风机气动性能测试及比较[J]. 杨亚钊,张楚华,李宏安. 流体机械. 2006(06)
[6]翼型的选择对轴流泵抗汽蚀性能的影响[J]. 谭智勇,李岩,郑洪涛. 汽轮机技术. 2005(03)
[7]先进翼型与先进翼型风机的设计与实验研究[J]. 席德科,杨青,陆森林,张仲寅,刘卫平. 流体机械. 2000(04)
[8]可用于木材干燥轴流风机的新型翼型实验研究[J]. 李景银,魏百锁,李超俊. 林产工业. 1997(04)
[9]轴流式风机叶片用的高性能新翼型的试验研究[J]. 席德科,张仲寅,陆森林,杨青,刘卫平,毛洁琳. 机械科学与技术. 1996(02)
硕士论文
[1]轴流泵翼型水动力特性数值模拟研究[D]. 崔莹莹.扬州大学 2009
本文编号：3113004
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