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本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型計(jì)算了離心式風(fēng)機(jī)在不同工況下的穩(wěn)態(tài),并根據(jù)公式計(jì)算了設(shè)計(jì)工況下離心風(fēng)機(jī)的壓力、軸功率和效率。在得到風(fēng)機(jī)性能參數(shù)的數(shù)值結(jié)果后,將不同工況下數(shù)值結(jié)果的誤差值與樣機(jī)原始測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較。在完成離心式風(fēng)機(jī)三維模型的建立、計(jì)算域的離散化(網(wǎng)格化)和邊界條件的定義后,將離心式風(fēng)機(jī)原型的不同工況進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算,并將其澆注到ANSYS Fluent。風(fēng)機(jī)數(shù)值計(jì)算和測(cè)量的效率特性曲線表明,斜槽離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)流量為0.17kg/s,在設(shè)計(jì)工況下,風(fēng)機(jī)的計(jì)算效率為48.1%。斜槽離心風(fēng)機(jī)偏離設(shè)計(jì)工況時(shí),小流量工況下效率急劇下降,大流量工況下效率變化緩慢,但效率僅為47%。斜槽離心風(fēng)機(jī)的壓力特性曲線表明,離心風(fēng)機(jī)的總壓力沒(méi)有單調(diào)變化,但隨著風(fēng)機(jī)流量的增加,斜槽離心風(fēng)機(jī)的總壓力減小。非單調(diào)壓力特性曲線表明,離心風(fēng)機(jī)阻力變化較大時(shí),風(fēng)機(jī)風(fēng)量變化較大,風(fēng)機(jī)穩(wěn)定工作面積較小。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬研究了離心式風(fēng)機(jī)的流場(chǎng),這是研究離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)的兩種主要方法。實(shí)驗(yàn)方法可以得到詳細(xì)而準(zhǔn)確的結(jié)果,防爆離心式風(fēng)機(jī),但實(shí)驗(yàn)成本高,周期長(zhǎng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算流體力學(xué)(CFD)的發(fā)展,高壓離心式風(fēng)機(jī),數(shù)值方法在渦輪內(nèi)部流動(dòng)模擬中得到了廣泛的應(yīng)用。采用數(shù)值方法設(shè)計(jì)了離心風(fēng)機(jī)的子午線廓線。以離心式風(fēng)機(jī)為例,進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。結(jié)果表明,采用數(shù)值計(jì)算方法可以簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地得到給定子午線分布的葉輪子午線輪廓。提高風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)效率,具有良好的工程實(shí)用價(jià)值。提出了一種現(xiàn)代離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)方法,即數(shù)值計(jì)算法。離心風(fēng)機(jī)分為三部分,分別計(jì)算。迭代法考慮了這三個(gè)部分之間的相互作用。研究表明,上述數(shù)值計(jì)算方法可為風(fēng)機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)提供良好的依據(jù)。改進(jìn)后的離心式風(fēng)機(jī)效率提高,噪聲降低。研究了風(fēng)機(jī)葉片安裝的不均勻性。結(jié)果表明,數(shù)值計(jì)算方法可以定性地計(jì)算出風(fēng)機(jī)的噪聲值,但由于計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值之間存在較大誤差,無(wú)法替代噪聲的實(shí)驗(yàn)研究。采用不等距離安裝葉片的方法可以有效地降低風(fēng)機(jī)的峰值噪聲。
離心式風(fēng)機(jī)原型機(jī)的短葉片是在長(zhǎng)葉片的基礎(chǔ)上在直徑為320mm的圓弧方位截?cái)啵纳朴?jì)劃一的短葉片長(zhǎng)度進(jìn)行了多種長(zhǎng)度的挑選,棗莊離心式風(fēng)機(jī),并經(jīng)過(guò)數(shù)值計(jì)算得到醉優(yōu)的短葉片長(zhǎng)度是在長(zhǎng)葉片的基礎(chǔ)上在直徑為259mm的圓弧方位打斷。改善完成后按照離心式風(fēng)機(jī)原型機(jī)的數(shù)值計(jì)算方法,對(duì)改善后的風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算,能夠看出通過(guò)向內(nèi)延伸斜槽式離心風(fēng)機(jī)的短葉片,離心式風(fēng)機(jī)廠家,將風(fēng)機(jī)的所需扭矩由4.53N.m降低為4.33N.m,使風(fēng)機(jī)的功率進(jìn)步了2.3%。能夠看出在延伸短葉片后,改善計(jì)劃一的風(fēng)機(jī)短葉片吸力面的兩個(gè)旋渦消失,葉片鄰近的別離區(qū)顯著的減小,但改善計(jì)劃一的長(zhǎng)葉片吸力面依然存在較大的別離區(qū),因此風(fēng)機(jī)的全體功率進(jìn)步并不太顯著。
增大離心式風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑改善計(jì)劃一使斜槽式離心風(fēng)機(jī)的功率進(jìn)步2.3%,但風(fēng)機(jī)的全壓值根本堅(jiān)持不變,這樣的改善計(jì)劃并不能滿足對(duì)風(fēng)機(jī)全壓值5000Pa的要求。因此本文依據(jù)風(fēng)機(jī)規(guī)劃的相似原理,即在風(fēng)機(jī)滿足類似條件的情況下,風(fēng)機(jī)的全壓值與風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的平方和全壓的平方呈正比,依據(jù)風(fēng)機(jī)的類似規(guī)劃原理,在滿足類似規(guī)劃條件下,相應(yīng)的增大風(fēng)機(jī)葉輪的旋轉(zhuǎn)直徑,能夠有用的進(jìn)步風(fēng)機(jī)的全壓值。
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