机械通风冷却塔风筒内流动特性三维数值模似

发布时间：2021-08-20 20:40

　　随着社会的快速发展,我国的资源能源短缺问题越来越凸显,我们必须更有效的利用资源,提高资源的利用效率。风机是广泛应用于各行业的重要辅机产品,每年总共消耗的电量占到年总发电量的2%左右;在发电行业中,各类型叶轮机械用电占电厂用电的30%以上,其中冷却塔轴流风机的电能消耗占了很大一部分。若通过优化叶片和风筒的设计来提高风机的能量利用效率,这对国家的节能减排工作有重要的意义。本文针对风机扇叶与风筒的结构问题,采用了数值模拟的研究方法,通过对比风机的不同建模方式计算结果、不同的风机扇叶类型和不同的风筒结构,对风筒内空气流动特性以及风筒的动能回收特性的影响因素进行了研究。结果表明风机风筒的存在确实能起到动能回收和提高风机效率的作用,在本文研究范围内,随着风机风筒高度的增加,风筒节能性能将会提高;随着风筒扩散角度增大,风筒节能性能会先增大后减小。同时,风机叶型的改进能使风机效率大大提高。具体研究结果如下:（1）采用对叶片直接建模的方法时,风机扇叶后空气的流动是三维的、有旋的;风机出口的动压分布是不均匀的,叶尖处动压较大,叶片中心区域较小;风机出口气流向四周扩散流动,风机轮毂后会形成比较大的回流区。风... 

【文章来源】：中国水利水电科学研究院北京市

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的及意义
    1.2 国内外研究情况
        1.2.1 CFD技术发展历程及现状
        1.2.2 冷却塔数模发展历程及现状
    1.3 本文主要内容
第二章 冷却塔概述
    2.1 冷却塔的分类
    2.2 机械通风冷却塔的发展史
    2.3 抽风式机械通风冷却塔部件构成
    2.4 抽风式机械通风冷却塔工作原理
    2.5 冷却塔风筒动能回收
        2.5.1 冷却塔风筒作用原理
        2.5.2 动能回收计算
    2.6 本章小结
第三章 数值模拟计算方法
    3.1 CFD简介
        3.1.1 CFD的发展史
        3.1.2 可行性验证
    3.2 数值模拟控制方程
        3.2.1 控制方程
        3.2.2 湍流模型简述
        3.2.3 湍流模型的选择
    3.3 数值计算方法
        3.3.1 方程离散的方法
        3.3.2 离散格式选择
        3.3.3 求解方法选择
    3.4 网格划分和边界条件设置
        3.4.1 扇叶模型
        3.4.2 FAN边界
        3.4.3 边界条件
    3.5 建模及网格划分
    3.6 网格敏感性分析
    3.7 本章小结
第四章 数值模拟的结果及分析
    4.1 数值模拟的工况及安排
    4.2 无风筒时,两种叶型下风机流态
        4.2.1 风机扇叶后迹线图
        4.2.2 风机扇叶后动压分布图
        4.2.3 剖面速度矢量图和动压云图
    4.3 有风筒时风机出口的流态
        4.3.1 固定角度叶片风机的风筒内流态分析
        4.3.2 变角度叶片风机的风筒内流态分析
    4.4 风筒的动能回收率及风机风量分析
    4.5 本章小结
第五章 结论和展望
    5.1 结论
    5.2 创新点
    5.3 展望
参考文献
硕士期间成果
    发表论文
    硕士期间主要参与的科研项目
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]机械通风冷却塔塔群布置优化数值模拟研究[J]. 毋飞翔,赵顺安.  中国水利水电科学研究院学报. 2016(03)
[2]当前我国煤电机组风机能耗状况及节能方向[J]. 刘家钰.  风机技术. 2015(04)
[3]基于多重参考模型的风电场风机尾流模拟[J]. 曾利华,张国.  电力建设. 2015(08)
[4]不同计算方法在轴流式风机数值模拟中的应用[J]. 刘洋,杨志刚.  风机技术. 2014(01)
[5]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)
[6]鼓风式机械通风冷却塔空气动力特性数值模拟研究[J]. 李红莉,赵顺安.  中国水利水电科学研究院学报. 2013(03)
[7]机械通风冷却塔进风口区域气流特性研究[J]. 赵顺安,李红莉,冯晶.  工业用水与废水. 2013(01)
[8]直接空冷凝汽器旋转流场中应用喷雾增湿的数值模拟[J]. 周兰欣,惠雪松,李卫华,马少帅,孙会亮.  动力工程学报. 2013(02)
[9]鼓风式机械通风冷却塔数值模拟分析及优化[J]. 赵顺安,李红莉,王晓松.  工业用水与废水. 2011(06)
[10]世界能源现状与内燃机的发展机遇[J]. 朱剑明,彭代勇.  内燃机工程. 2011(02)

硕士论文
[1]自然通风湿式冷却塔进风口空气动力场的数值模拟与阻力研究[D]. 王凯.山东大学 2006



本文编号：3354194