烘干房循环风机在实际应用过程中,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,烘干房循环风机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。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,烘干房循环风机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。采用B-L(Baldwin-Lomax)湍流模型和AGS(Abu-Ghamman-Shaw)旁路过渡模型描述了过渡过程。分子是分析叶片外形的气动性能,分母是原型参考值。烘干房循环风机利用加权因子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。
介绍了一套高负荷烘干房循环风机的气动设计过程,包括参数选择、叶片形状优化和三维叶片的设计思想。在此基础上,完成了高负荷轴流风机压力比1.20的初步设计,负荷系数高达0.83。其次,在初步设计方案中,通过对烘干房循环风机静叶多叶高处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。同时,采用三维叶片技术,提高了定子叶片的端部流动,提高了定子叶片端部区域的工作能力。风机裕度由27.1%扩大到48.8%。优化叶顶间隙形状可以有效地提高轴流风机的性能。采用FLUENT软件对OB-84动叶可调轴流风机在均匀和非均匀间隙下的性能进行了数值模拟,讨论了不同间隙形状对泄漏流场和间隙损失分布的影响。结果表明,在平均叶顶间隙不变的前提下,锥形间隙风机的总压力和于均匀间隙风机,区范围扩大,锥形间隙越大,性能改善越显著;锥形间隙改变了间隙内涡量场的分布,减少了叶尖泄漏损失,增强了烘干房循环风机叶片上、中部的功能力。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。风机的性能低于均匀间隙的性能。锥形叶片的叶尖间隙形状可以作为提高风机性能的重要手段。
在烘干房循环风机机械中,为了防止旋转叶片和固定壳体之间的摩擦,叶片顶部和壳体之间必须有一定的间隙。由于叶尖间隙的存在,不可避免地会发生泄漏流。泄漏流与主流相互作用形成的泄漏涡将影响涡轮机械的内部流场和气动性能,尤其是效率、烘干房循环风机噪声和稳定的工作范围。因此,通过改变叶顶间隙形状,对叶顶泄漏流进行综合分析,提高涡轮机械的气动性能具有重要的现实意义和工程参考价值。目前,对叶尖间隙进行了一系列的实验和数值模拟研究,主要集中在叶尖和壳体两个方面。对于叶片顶部,Young等人[4]采用实验方法研究了单槽、双槽和上斜面对涡轮性能的影响。在此基础上,模拟了烘干房循环风机、类型和位置对轴流风机性能的影响,指出在设计流量下,叶顶双槽结构具有较佳的气动性能,风机效率提高了1.05个百分点。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。对多级压缩机表明,叶根倒角还可以减小角区的失速,提高工作范围。烘干房循环风机带肩端间隙涡轮的研究表明,压力侧和吸入侧后缘槽都可以略微增大叶片顶面传热系数,但吸入侧后缘槽可以减小间隙的泄漏损失。
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%。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。烘干房循环风机带肩端间隙涡轮的研究表明,压力侧和吸入侧后缘槽都可以略微增大叶片顶面传热系数,但吸入侧后缘槽可以减小间隙的泄漏损失。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。
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