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6-51離心風(fēng)機高速流體和低速流體相互拉動,導(dǎo)致動能損失較大,再加上二次流的阻礙,葉輪的流動質(zhì)量大大降低,這種結(jié)構(gòu)非常不利于風(fēng)機的運行。葉片切縫后,流道出口附近的速度梯度更加平衡,沒有回流。這是因為通過槽道的流動可以將吸入面出口附近的流體吹走,這不僅避免了流出的現(xiàn)象,而且還將低速流體吸入吸入吸入面,改善了葉輪內(nèi)部的流場。結(jié)果表明,當裂縫正好位于上邊界層剝離的前端時,效果較佳。相比之下,6-51離心風(fēng)機葉片入口(段)開口間隙的速度沒有顯著變化。葉片出口發(fā)生了巨大變化。葉片出口處的速度分布變得更加均勻,而原葉輪出口處的速度從吸入側(cè)到壓力側(cè)變化很大,說明槽達到了預(yù)期的優(yōu)化目的。2dQ時功率也有所進步,但在大流量工況下功率依然只有較低的47%。
(1)通過數(shù)值模擬研究了開槽對風(fēng)機性能的影響。結(jié)果表明,開槽有利于提高風(fēng)機的性能,對風(fēng)機的流場有很大的影響。
(2)開槽參數(shù)a/c=1.67,b/c=0.169時,風(fēng)機性能相對較佳,風(fēng)機總壓提高4.25%,效率提高1.49%。
(3)6-51離心風(fēng)機葉片切縫后,通過切縫的流體能有效防止葉片表面附面層脫落,減少流動損失,當切縫位置與附面層分離前沿對齊時,效果佳,使轉(zhuǎn)輪出口流速更加均勻。
(4)本文所得到的較佳插削參數(shù)只能從有限的方案中選取,可能會錯過較佳插削角度和位置,有待進一步研究。
6-51離心風(fēng)機邊界條件下的工作壓力為101325pa,入口邊界條件下的壓力入口,表壓為0,初始壓力為-50pa。6-51離心風(fēng)機出口邊界條件設(shè)置有壓力出口,根據(jù)不同的工作條件設(shè)置不同的壓力值。其他邊界保持默認墻設(shè)置。采用三種不同的網(wǎng)格密度對離心風(fēng)機的計算域進行離散。較小網(wǎng)格數(shù)為case1,網(wǎng)格數(shù)為1404467。在此網(wǎng)格的基礎(chǔ)上,相應(yīng)邊上的節(jié)點數(shù)增加了1.2倍,得到了實例2。網(wǎng)目尺寸為2506630。然后將case2對應(yīng)邊上的節(jié)點數(shù)增加1.2倍,得到case3的網(wǎng)格,即4647360。在三種不同網(wǎng)格密度下設(shè)置相同的邊界條件,經(jīng)過計算,得到了6-51離心風(fēng)機樣機在設(shè)計條件下的全壓、全扭矩和效率。從表中可以看出,在設(shè)計條件下,風(fēng)機的總壓和效率隨網(wǎng)格密度變化不大。但是,由case1和case2和case3計算的值之間存在一些差異??紤]到計算的準確性和機器時間的消耗,后一個網(wǎng)格的數(shù)量是根據(jù)案例2的數(shù)量計算的。精細計算6-51離心風(fēng)機流體數(shù)值模擬方法的缺點是在直接數(shù)值計算中,網(wǎng)格尺寸要求很小,導(dǎo)致計算量的增加。
本文主要完成設(shè)計6-51離心風(fēng)機的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)數(shù)值計算,在瞬態(tài)數(shù)值計算結(jié)果穩(wěn)定后,采用FW-H模型計算設(shè)計風(fēng)機的氣動噪聲值。根據(jù)數(shù)值計算結(jié)果,得出以下結(jié)論:
(1)通過比較設(shè)計風(fēng)機樣機和斜槽離心風(fēng)機樣機的數(shù)值計算結(jié)果,可以看出在設(shè)計流量條件下重新設(shè)計的離心機,風(fēng)機的總壓值高于E設(shè)計目標,效率68%,效率比樣機高19.9%,總壓值由4626pa提高到5257pa,均滿足合作單位的性能要求。
(2)通過觀察原型風(fēng)機和斜槽風(fēng)機葉片通道的流線圖,可以看出設(shè)計風(fēng)機的長、短葉片吸力面分離較弱,但沒有強渦流區(qū)。與樣機的內(nèi)部流程相比,該流程有了很大的改進,效率也有了很大的提高。
(3)根據(jù)計算出6-51離心風(fēng)機的噪聲頻譜,可以看出設(shè)計風(fēng)機的聲壓在1100Hz時有一個峰值,聲壓值為58dB。在遠場噪聲計算中,隨著受流點到葉輪中心距離的增加,風(fēng)機噪聲值呈下降趨勢。