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本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型計算了除塵風機廠家在不同工況下的穩(wěn)態(tài),并根據公式計算了設計工況下離心風機的壓力、軸功率和效率。在得到風機性能參數(shù)的數(shù)值結果后,將不同工況下數(shù)值結果的誤差值與樣機原始測量結果進行了比較??梢钥闯?,通過減小除塵風機廠家蝸殼舌片間隙,蝸殼舌片附近的低壓渦在設計流量條件下消失,同時蝸殼內部氣體再次減少。在完成除塵風機廠家三維模型的建立、計算域的離散化(網格化)和邊界條件的定義后,將除塵風機廠家原型的不同工況進行了數(shù)值計算,并將其澆注到ANSYS Fluent。風機數(shù)值計算和測量的效率特性曲線表明,斜槽離心風機的設計流量為0.17kg/s,在設計工況下,風機的計算效率為48.1%。斜槽離心風機偏離設計工況時,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%。斜槽離心風機的壓力特性曲線表明,離心風機的總壓力沒有單調變化,但隨著風機流量的增加,斜槽離心風機的總壓力減小。非單調壓力特性曲線表明,離心風機阻力變化較大時,風機風量變化較大,風機穩(wěn)定工作面積較小。
除塵風機廠家的設計原理是根據單調加速度原理確定圓形和圓錐形集熱器的收縮率。為了減少集熱器內空氣的流動損失,集熱器的等效收縮角應為40~60?;诔龎m風機廠家的歷史運行數(shù)據,提出了一種基于模糊RBF神經網絡的離心風機建模方法。(除塵風機廠家集熱器喉部,即圖4.8所示的B點,不宜過快,即其直徑不宜過小,否則集熱器減速段擴散角過大。除塵風機廠家錐形收割機擴散段的減速規(guī)律應與葉輪進口氣流的減速規(guī)律基本一致。此外,減速段的外形應與靠近葉輪入口的前葉輪的外形相匹配。穩(wěn)態(tài)(穩(wěn)態(tài))通常是指計算域中任何物理量的分布不隨時間變化。
除塵風機廠家瞬態(tài)問題是指物理量在計算域中的分布隨時間變化的問題。實際中沒有穩(wěn)定性,但對于某些工程問題,可采用穩(wěn)態(tài)近似計算。流量損失會降低除塵風機廠家的實際壓力,泄漏損失會降低風機的流量,葉輪損失和機械損失會導致風機附加功率的增加,從而降低風機的效率。在近似穩(wěn)態(tài)計算中,通常忽略瞬態(tài)波動或在計算模型中引入全局時間平均值以消除瞬態(tài)效應。穩(wěn)態(tài)計算簡化了計算模型,但在實際工程計算中,穩(wěn)態(tài)計算模型在特定場合的應用,可以減少對計算資源的需求,方便計算值的后處理??紤]時間效應,除塵風機廠家瞬態(tài)計算模型可以在計算域內求解物理量隨時間的變化。在某些問題中,必須采用瞬態(tài)數(shù)值計算,如氣動問題中的渦脫落計算、旋轉機械中的靜動態(tài)干擾、失速和喘振、多相流問題中的自由面和氣泡動力學、網格問題、瞬態(tài)傳熱問題等。
可以看出,除塵風機廠家樣機長、短葉片的吸力面不僅產生分離現(xiàn)象,而且產生兩個渦,設計工況下設計風機長、短葉片的吸力面存在一些分離現(xiàn)象,但沒有明顯的分離現(xiàn)象。產生了美國漩渦。通過比較兩種方法的流線圖可以看出,所設計的風機的整體流動性能得到了很大的提高,設計的風機的效率得到了很大的提高。為了計算風機內部的氣動噪聲,采用瞬態(tài)計算方法對離心風機內部的流場進行了計算。風機的瞬態(tài)計算過程如下所述。瞬態(tài)計算的收斂性判斷。在除塵風機廠家瞬態(tài)計算過程中,每一時間步都相當于一個穩(wěn)態(tài)過程。因此,有必要保證計算在每個時間步的收斂性。瞬態(tài)計算過程中存在內迭代的概念,內迭代的原理與穩(wěn)態(tài)解的原理相同。內部迭代次數(shù)可以通過模型樹節(jié)點的運行計算面板中的參數(shù)maxIteration/timestep來設置。瞬態(tài)計算時間步長的確定是瞬態(tài)解的關鍵步驟。時間步長設置不當會導致一系列問題。如果時間步長太大,一個時間步長很難收斂和發(fā)散,時間分辨率太低。如果時間步長太小,迭代次數(shù)會增加,計算開銷也會增加。因此,設定合理的時間步長是非常重要的。通過數(shù)值計算方法,觀察離心風機蝸殼內部的流動情況,通過收縮蝸殼180°~360°之間的型線,改進后的離心風機出口靜壓,出口全壓和風機效率都有所提高。除塵風機廠家采用公式計算時間步長。設置原則是風機轉子每轉一次。
除塵風機廠家的設計方法,對所設計風機的穩(wěn)態(tài)計算結果進行了分析。在離心風機設計完成后,根據具體設計參數(shù)建立了離心風機的三維模型。第三章采用樣機的數(shù)值計算方法,對設計工況下的風機進行了計算。原型風機和斜槽風機的比轉速分別為13.89和11.08。根據不同的比轉速,可對風機進行分類??梢钥闯?,所設計的風機和原型風機屬于不同的系列,但在全壓、效率等方面都有所提高??梢宰C明第四節(jié)風機的設計方法是正確合理的。通過對設計除塵風機廠家的數(shù)值計算參數(shù)與風機初始設計值的比較,可以看出設計風機的總壓值高于設計目標,效率為68%,效率比原型風機高19.9%,總壓值由4626提高到4626。改善完成后按照除塵風機廠家原型機的數(shù)值計算方法,對改善后的風機進行數(shù)值計算,能夠看出通過向內延伸斜槽式離心風機的短葉片,將風機的所需扭矩由4。PA至5257PA,均滿足合作單位的性能要求。
可以看出,除塵風機廠家樣機長、短葉片的吸力面不僅產生分離現(xiàn)象,而且產生兩個渦,設計工況下設計風機長、短葉片的吸力面存在一些分離現(xiàn)象,但沒有明顯的分離現(xiàn)象。產生了漩渦。通過比較兩種方法的流線圖可以看出,所設計的風機的整體流動性能得到了很大的提高,設計的除塵風機廠家的效率得到了很大的提高。得到了由SSTK-U湍流模型計算的總壓、效率和實驗值的誤差值。
設計風機的瞬態(tài)計算
為了后期計算風機內部的氣動噪聲,本文對離心風機內部流場采用瞬態(tài)的計算方法進行了數(shù)值計算。下面詳細介紹風機的瞬態(tài)計算過程。
瞬態(tài)計算過程中,每一個時間步內相當于計算一個穩(wěn)態(tài)過程。因此在每一個時間步內都需要保證計算達到收斂。瞬態(tài)計算過程中存在內迭代的概念,內迭代與穩(wěn)態(tài)求解的的迭代具有相同的原理。內迭代次數(shù)可以在模型樹節(jié)點Run Calculation面板通過參數(shù)Max Iteration/Time Step來設置。結合SSTK-U湍流模型,對斜槽風機的原型風機、改進風機和設計風機進行了流量計算。