烘箱风机厂家在实际应用过程中,叶片型线的优化可能面临一个问题。不同叶片高度的不同进水条件导致叶片型线优化结果差异过大,难以对叶片型线进行过度优化。为此,本文提出了多截面轮廓协同优化的方法,建立了轮廓几何与轮廓目标函数之间的关系,使得到的轮廓满足三维实际要求。在优化过程中,增加了叶片型线的几何分析和设计点气流角的调整模块,以保证获得的叶片型线能达到与原型相同的气流转向能力。同时,烘箱风机厂家设计点的气动性能满足一定要求,否则,可以以罚函数的形式尽快完成叶型的气动分析,提高优化过程的快速性。由于本文设计的单级风机的负荷比设计中采用的经验公式高,因此有必要对每排叶片的稠度和展弦比进行调整。在确定优化目标时,综合考虑了设计点的性能和非设计条件,烘箱风机厂家对有效范围内的剖面性能进行了研究。目标函数括号中的项为设计点损失,第二项为有效流入流角范围,边界为设计点损失的1.5倍,第三项为失速裕度,第四项为有效流入流角范围内的平均损失,第五项为平均损失差的方差。有效流入角范围内的分布。分子是分析叶片外形的气动性能,分母是原型参考值。烘箱风机厂家利用加权因子w对截面之间的关系进行加权,设置目标函数,得到损失小、失速裕度高的多截面S1剖面。各参数的权重和各截面的权重系数决定了优化目标是集中于中间截面的性能,以及中间截面的损失和末端截面的失速裕度。
以烘箱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,烘箱风机厂家叶顶间隙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。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响,给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。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。烘箱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。
在烘箱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。其次,在初步设计方案中,通过对烘箱风机厂家静叶多叶高处S1流面剖面的协调优化,有效地减少了静叶损失,提高了风机的裕度。由于烘箱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。由于烘箱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。
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