本文列举了烘干房循环风机静音扇叶,说明了S1流面优化设计在风机详细设计过程中的作用。根系顶部三个横截面的流入条件不同,如表3所示。根部设计点的进口气流角较大,烘干房循环风机工作范围不同于其它两段。由于转子叶片泄漏流的影响,顶部马赫数较小,工作范围较大。采用多岛遗传算法进行优化,种群44,孤岛7,代数7。三个截面共优化了22个叶片型线参数,包括较大厚度位置、安装角度、中弧控制点、吸入面控制点等。当优化后的叶片型线三维叠加时,烘干房循环风机叶片上半部分略微向后弯曲,可能导致优化后的定子叶片损失增加。将优化后的静叶***到级环境中,得到了三维数值模拟结果。在设计点流量下,静叶吸力面边界层变薄,堵塞面积减小。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。计算了级间环境下两叶型风机特性线和两定子叶片变攻角特性线。从图17可以看出,定子叶片损失减小,裕度增大,这与不同截面的S1流面性能分析结果相似。但由于烘干房循环风机气流角的匹配问题,级效率没有明显提高,之间失速裕度由27.1%提高到34.9%。针对叶片高度方向的不均匀进口流动情况,在详细设计中采用了端部弯曲技术来匹配定、转子叶片之间的流动角。
烘干房循环风机四种不同结构尺寸的半圆形轴缝。模拟和试验结果表明,轴向缝处理技术不仅能达到稳定膨胀效果,而且能在设计速度下提率和压力比。套管壁环对简单烘干房循环风机性能的影响。结果表明,环形结构能有效地削弱叶顶间隙涡,甚至***其产生,有效地提高了风机的总压和效率。全冠、部分冠和加强型部分冠对烘干房循环风机气动性能的影响。结果表明,部分冠形能削弱泄漏流和二次流的强度,与全冠形相比,部分冠形的效率提高了0.6%。Satish Koyyalamudi和Nagpurwala[17]对离心式压缩机的导叶进行了处理。结果表明,改进后的压气机峰值效率降低了0.8%~1%,失速裕度提高了18%,阻塞流量提高了9.5%。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。叶顶间隙形态的研究主要集中在离心式、轴流式压缩机和涡轮上,而叶顶间隙形态对轴流风机特别是动叶可调轴流风机性能影响的研究相对较少。考虑到优化叶顶间隙形状可以有效地提高风机的性能,对OB-84动叶可调轴流风机在均匀间隙、逐渐收缩和逐渐膨胀等六种非均匀间隙下的性能进行了三维数值模拟。比较了不同叶尖间隙形状下的内部流动特性、总压分布和叶轮作用力,分析了渐缩型和渐扩型。间隙对风机性能影响的内在机理。
以烘干房循环风机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,烘干房循环风机叶顶间隙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。由于叶尖泄漏流的存在,叶尖压力比与气流角(图中***虚拟线圈所示的面积)之间存在一定的偏差,但通过三维CFD的修正,s2的设计趋势预测了叶尖泄漏流对气动参数径向分布的影响。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。烘干房循环风机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。
当烘干房循环风机叶顶间隙形状发生变化时,不可避免地会引起叶顶及其附近的吸力面和压力面流场的分布。由于叶尖间隙的存在,泄漏流将与通道内的主流混合,在吸入面顶角形成泄漏旋涡。烘干房循环风机与方案3相比,方案2具有几乎相同的区范围,但叶尖间隙较大,有利于防止动静部件之间的摩擦,而方案6具有明显的性能退化,易于分析其损耗机理。为此,分析了三种叶尖间隙:均匀间隙、方案2和方案6。旋涡是描述旋涡运动的重要特征量,其大小可以反映旋涡的强度。在间隙均匀的情况下,涡量分布从叶片前缘到后缘呈下降趋势,流入量能有效地粘附在吸力面上,因此烘干房循环风机涡量相对较小。由于主流与泄漏流的相互作用,叶片顶端的涡度比吸力面大得多,较大涡度出现在吸力面拐角处和叶片顶端附近。由于主流与泄漏流的相互作用,叶片顶端的涡度比吸力面大得多,较大涡度出现在吸力面拐角处和叶片顶端附近。中间叶片顶部涡度强度明显增大,这是由于间隙收缩导致叶片前缘泄漏面积增大,导致泄漏流量增大,主流与泄漏流量的混合程度增大,涡度强度增大。烘干房循环风机叶尖间隙的大小沿流动方向减小,即叶片叶尖越靠近壳体,泄漏旋涡越靠近叶片上部和中部。***减少。
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