以烘干风机厂家带后导叶的可调轴流风机模型为研究对象,如图1所示。风扇由集热器、活动叶片、后导叶和扩散器组成。风机转子叶片采用翼型结构,动叶14片,导叶15片,叶轮直径d为1500mm,烘干风机厂家叶顶间隙delta为4.5mm,风机工作转速为1200r/min,轮毂比为0.6,设计工况安装角为32度,相应设计流量和总压为37.14m3_S-1和2348pa,结构简图给出了叶顶间隙均匀和不均匀的方程,其中前缘间隙和后缘间隙分别为1和2。leand te表示叶片的前缘和后缘。为了保证前缘与后缘的平均间隙为4.5mm,选取六种非均匀间隙进行分析。现代轴流风机的相对径向间隙为0.8%~1.5%[18],改变后风机叶尖间隙的较小相对径向间隙为1%,满足正常运行的要求,如表1所示。其中方案1~3为渐变收缩型,方案4~6为渐变膨胀型。控制方程包括三维稳态雷诺时均N-S方程和可实现的K-E湍流模型。可实现的K-E模型可以有效地解决旋转运动、边界层流动分离、强逆压梯度、二次流和回流等问题。烘干风机厂家采用分离隐式方法计算,壁面采用防滑边界条件,压力-速度耦合采用简单算法。采用二阶逆风法离散了与空间有关的对流项、扩散项和湍流粘性系数,忽略了重力和壁面粗糙度的影响。叶片体由四条非均匀曲面、两个吸力面和两个压力面组成,同时与较大切圆(灰圆)和前缘后缘椭圆弧相切。
GAMBIT软件用于烘干风机厂家模型建立和网格生成。考虑到烘干风机厂家叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动,首先选择三角形网格划分叶片顶部,并利用尺寸函数对网格进行细化,以保证烘干风机厂家网格质量。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考,采用结构化/非结构化混合网格。为了保证精度和网格***性,对原风机在216万、245万、286万和337万网格条件下的性能进行了模拟。结果表明,随着网格数量的增加,总压和效率逐渐接近样本值,337万和286万网格的总压和效率偏差分别为0.085%和0.024%。综合模拟精度和网格数确定了所用的总网格数。这个数字是286万。其中动叶面积198万片,集热器、导叶面积和扩压管网格数分别为30万片、26万片和32万片。在模拟叶尖间隙形状的变化之前,将原始风扇的模拟结果与参考文献中的烘干风机厂家性能进行了比较。结果表明,在33.31-46.63m3_s-1流量范围内,总压和效率的平均相对误差分别为3.0%和1.5%,表明结果能够反映风机的实际性能。提***率的原因是加工槽对压气机叶顶流场产生低频非定常影响信号。
在烘干风机厂家叶片前缘形成了C形轴向速度分布,在翼型阻力的作用下,流入流的轴向速度减小,形成了一个低速区。吸入面沿转子旋转的相反方向形成横向压力梯度。根据机翼理论,通过吸力面的速度高于通过压力面的速度,吸力面后缘形成高速区。进一步讨论了动叶区中间流动面内的总压力分布。分析了在设计流量下动叶区中流面内的总压分布。由于烘干风机厂家叶片压力面所做的工作,压力面上的总压力明显高于吸力面上的总压力,总压力沿动叶片旋转方向由压力面逐渐下降到吸力面。总压逐渐升高,但吸入面略有变化。这是因为当气流通过叶栅时,从吸力面到相邻叶片压力面的离心力沿叶片高度逐渐增大。为了抵消离心力的影响,将叶片设计为扭曲叶片后,沿叶片高度方向产生横向压力梯度,使两个力达到平衡,吸力面附近有一个负压区。由于烘干风机厂家叶片的吸入面和压力面之间的压差较大,位于压力侧的流体通过叶尖间隙流向吸入面,导致叶尖间隙中的泄漏流。泄漏流与主流相互作用,产生较大的泄漏损失。5时基本保持不变,说明叶尖间隙形状的变化对叶片底部到中部没有影响,但在方案2下,烘干风机厂家叶尖间隙高于均匀间隙,而叶片TiP间隙小于均匀间隙。
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