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本文以方案中高溫烘干風(fēng)機的定子葉片為例進行了詳細設(shè)計,優(yōu)化了S1流面葉型,高溫烘干風(fēng)機采用三維葉片技術(shù)改善了定子葉柵內(nèi)的流動。通過三維數(shù)值模擬,對S2流面設(shè)計中的損失和滯后角模型進行了標定,為葉片三維建模提供了依據(jù)。通過與初步三維設(shè)計結(jié)果的比較,兩種設(shè)計方案的氣動參數(shù)徑向分布一致,證實了高溫烘干風(fēng)機設(shè)計過程中S2流面設(shè)計的準確性和可靠性。由于葉尖泄漏流的存在,葉尖壓力比與氣流角(圖中灰色虛擬線圈所示的面積)之間存在一定的偏差,但通過三維CFD的修正,s2的設(shè)計趨勢預(yù)測了葉尖泄漏流對氣動參數(shù)徑向分布的影響;bec在高負荷下,定子根部出現(xiàn)了氣流分離現(xiàn)象,導(dǎo)致了出口氣流角和S2設(shè)置的初步三維設(shè)計。預(yù)測結(jié)果略有不同(圖中橙色虛線圈所示的區(qū)域)。高溫烘干風(fēng)機利用一條非均勻有理B-sline曲線來描述由四個控制點(紅點)控制的曲線,包括前緣點和后緣點。不同葉片高度的不同進水條件導(dǎo)致葉片型線優(yōu)化結(jié)果差異過大,難以對葉片型線進行過度優(yōu)化。葉片體由四條非均勻曲面、兩個吸力面和兩個壓力面組成,同時與較大切圓(灰圓)和前緣后緣橢圓弧相切。利用MIT MISES程序?qū)1型拖纜葉片進行了流場分析。采用B-L(Baldwin-Lomax)湍流模型和AGS(Abu-Ghamman-Shaw)旁路過渡模型描述了過渡過程。
介紹了一套高負荷高溫烘干風(fēng)機的氣動設(shè)計過程,包括參數(shù)選擇、葉片形狀優(yōu)化和三維葉片的設(shè)計思想。在此基礎(chǔ)上,完成了高負荷軸流風(fēng)機壓力比1.20的初步設(shè)計,負荷系數(shù)高達0.83。其次,在初步設(shè)計方案中,通過對高溫烘干風(fēng)機靜葉多葉高處S1流面剖面的協(xié)調(diào)優(yōu)化,有效地減少了靜葉損失,提高了風(fēng)機的裕度。同時,采用三維葉片技術(shù),提高了定子葉片的端部流動,提高了定子葉片端部區(qū)域的工作能力。風(fēng)機裕度由27.1%擴大到48.8%。優(yōu)化葉頂間隙形狀可以有效地提高軸流風(fēng)機的性能。采用FLUENT軟件對OB-84動葉可調(diào)軸流風(fēng)機在均勻和非均勻間隙下的性能進行了數(shù)值模擬,討論了不同間隙形狀對泄漏流場和間隙損失分布的影響。通過三維數(shù)值模擬,對S2流面設(shè)計中的損失和滯后角模型進行了標定,為葉片三維建模提供了依據(jù)。結(jié)果表明,在平均葉頂間隙不變的前提下,錐形間隙風(fēng)機的總壓力和于均勻間隙風(fēng)機,區(qū)范圍擴大,錐形間隙越大,性能改善越顯著;錐形間隙改變了間隙內(nèi)渦量場的分布,減少了葉尖泄漏損失,增強了高溫烘干風(fēng)機葉片上、中部的功能力。風(fēng)機的性能低于均勻間隙的性能。錐形葉片的葉尖間隙形狀可以作為提高風(fēng)機性能的重要手段。
高溫烘干風(fēng)機在0.05<r<0.4的范圍內(nèi),a的變化很小。當(dāng)0.4<r<0.85時,_a逐漸增大,在85%葉高時達到較大值,說明該區(qū)域具有更大的機械能和更強的循環(huán)能力。與均勻間隙相比,方案2和方案6的葉尖間隙形狀在0<r<0.5時基本保持不變,說明葉尖間隙形狀的變化對葉片底部到中部沒有影響,但在方案2下,高溫烘干風(fēng)機葉尖間隙高于均勻間隙,而葉片TiP間隙小于均勻間隙。這是由于葉尖渦度強度增大,泄漏流減弱,葉片前緣渦度明顯增大和減小。減輕了主流與泄漏流的相互作用,削弱了泄漏渦的強度,增強了葉片中上部的流動能力,增加了獲得的能量。5,平均負荷分布在靜、動葉片上,使高溫烘干風(fēng)機葉片展開中部的彎曲角度達到40度以上,擴壓系數(shù)達到0。在方案6中,在0.5<r<0.85的范圍內(nèi),均勻間隙也略有增大,但接近較大的速度明顯減小。這是由于葉尖渦度強度隨間隙的均勻變化而略有變化,對泄漏流影響不大,而葉尖前緣渦度強度顯著增大,導(dǎo)致葉尖a減小,總流量減小,能量降低,從而提高了風(fēng)機效率。ENcy略有下降。也就是說,為了更直觀地反映高溫烘干風(fēng)機葉頂間隙形狀變化對葉頂附近速度場的影響,90%葉片高度截面的軸向速度分布如圖7所示。