出风罩结构改型设计对多翼离心风机性能的影响

为了改善小型多翼离心风机出口存在的气流死角及大面积旋涡现象,在原风机结构基础上通过调整出风罩倾斜角对其进行改型设计,并结合数值模拟和实验测量的方法,研究出风罩改型设计对多翼离心风机性能的影响。结果表明：根据出口气流组织分布特点对出风罩倾斜角作相关调整, 能够有效改善风机内部流体流动情况,减小旋涡强度及其影响区域,增大有效流通面积进而达到提高风机性能及优化噪声的效果。分析改型前后风机气动性能和噪声测试结果可知,改型风机出口静压提升约20 Pa,最大全压效率较原型机提升约4.7%。同时,由于出风罩倾斜角度的增加减小了叶轮出流对风机出口左侧壁面的冲击,从而使风机气动噪声得到控制,各频段A计权声压级平均降低3.5 dB。研究结果证明该出风罩结构改型设计方法不仅能提高风机性能,还能达到降低噪声的效果,具有一定工程应用价值。     

基于尾缘模型的多翼离心风机优化设计

为提升数值模拟预测离心风机性能结果的准确性，课题组考虑了进入离心风机气体的密度变化，对标准κ-ε湍流模型进行修正，使其平均计算误差降低到7%以内。针对小型多翼离心风机叶片出口速度分布特征，借助改进后的数值计算模型，对传统尾迹相似模型进行简化处理，采用周向距离及速度参数等无量纲因子对叶片速度尾迹分布进行曲线拟合，并结合拟合曲线形状实现多翼离心风机叶片尾缘结构的改型设计。研究结果表明：改型后风机叶片尾缘尾迹脱落面积缩小，同时由于蜗壳内旋涡强度及其影响区域减小，风机性能得到提升，其中小流量工况点及设计工况附近静压值提升约36 Pa，最高全压效率提高约2.8%。     

三元流理论在风机设计、改型中的应用研究

本文用加大叶片进出口安装角及增多叶片数,并用三元流动理论计算流场的方法对叶型进行了有效的改进,从而使高效的工况范围扩大并提高了大流量时的压头。从给出的三个流面的叶片表面速度分布可看出:改型后叶轮具有较好的气动性能及较大的作功能力。而经实验验证表明理论分析与实验结果基本一致。本文提供的实例说明用三元流理论与工程设计、实验相结合来设计和改型风机是一个切实有效的方法。     

抛雪风机的气固两相流场数值分析与结构优化

为探究抛雪风机在抛雪作业过程中内部流场的流动特性,揭示流场作用下雪的速度和浓度分布情况,优化风机结构,改善风机的抛雪性能,以自主研制的公铁两用除雪车为基础,利用CFD方法,建立了风机内部流场的气固两相流数值模型,对风机抛雪过程进行仿真研究。同时,对风机机壳形状、风扇叶片数以及叶片安装倾角等机构参数对气固两相流场和抛雪的影响进行了模拟分析与对比研究。结果表明:适当的机壳形状有利于改善流场的流动状况,提高抛雪能力;当风扇叶片安装倾角为0°、叶片数目为4时,风机内部流场流动情况更有利于积雪的抛送和减少能量的损耗。     

脱硫除尘用风机流场模拟及其结构优化研究

对某脱硫除尘用离心风机进行流场模拟和结构优化研究,设计了风机叶轮结构,建立脱硫除尘风机的流道模型,通过FLUENT软件对脱硫除尘离心风机流场进行数值模拟.按照L9(34)正交表,选取叶轮进口直径、叶轮直径、叶片进口角、叶片出口角参数作为设计因素,设计了9组方案,通过正交试验分析了4种几何参数对风机性能的影响,得出叶轮出口角是影响效率和噪音的主要因素,并提出优化设计方案.以风机效率最大为第一目标函数,风机噪音最低为第二目标函数,以D1,D2,βb1,βb2,Z为设计变量加以约束条件,用遗传算法对风机噪音和效率进行多目标优化,获得了最优叶轮结构参数组合,优化后的脱硫除尘风机效率高于原风机,且噪音得到有效控制.     

不同风向角下宽厚比为1∶4的矩形柱气动特性试验研究

基于刚性模型测压风洞试验,分析了0°～90°风向角范围内宽厚比为1∶4矩形柱的气动特性,得到了其风压系数、气动力系数和斯托罗哈数随风向角的变化规律。结果表明,平均阻力系数随着风向角的增大先减小后增大;平均升力系数的绝对值随着风向角的增大先增大后减小;平均扭矩系数分别在α为55°和85°时取得极小值和极大值。脉动气动力系数在α≤25°时整体较α>25°时大。斯托罗哈数在α为15°～35°和85°～90°时发生了突变现象。     

不同攻角下叶片弯曲对涡轮静叶流场的影响

计算并分析了高马赫数情况下,直叶片及正弯20°叶片在攻角分别为0°、±10°、±20°及±30°的情况下的流场结构. 采用的数值方法为具有TVD性质的三阶精度GODUNOV格式,湍流模型为B-L代数模型. 计算结果表明,在较大的攻角范围内,正弯叶片可以减小叶栅流道内通道涡的强度,并且由于两端壁的附面层被吸入主流,使得正弯叶片中的能量损失减小. 攻角越大,正弯叶片的作用越明显.     

防腐型弯管前置扰流子的数值模拟

流动加速腐蚀现象广泛地存在于过程工业装置的流体输运管路中,通过在弯管前加装扰流子可以改善弯管内壁面的压力系数分布,降低弯管的流动加速腐蚀速率。文章应用CFD软件FLUENT6.3,对弯管前置扰流子进行数值模拟,研究其结构参数和安装尺寸对弯管内壁外弯侧面压力系数的影响,结果表明：加装扰流子之后,弯管中心面的最大压力系数随着叶片弦长的减小而降低;当安装攻角α在1°~2°之间,压力系数减小,当α大于2°时,弯管中心面的最大压力系数随着攻角的的增大而增大,从2°到6°增大了约100 Pa;当安装距离l在0~10 mm之间,弯管中心面外侧的最大压力系数减小,呈现良好的趋势。之后,随着安装距离的增大,最大压力系数反而增大了约90 Pa。     

洗扫车专用风机数值模拟与内流特性分析

针对洗扫车专用风机内流场强旋转和强曲率特点,提出了适宜于分析强旋转和强曲率效应的湍流新模型,并继 而建立了针对洗扫车专用风机的CFD数值模拟策略。研究结果表明：专用风机内流呈现复杂的强旋转效应,该效应下 叶轮间隙流易造成严重的能量损失,叶轮间隙尺寸是专用风机气动设计的关键要素;专用风机叶轮在强曲率、强旋转效 应的作用下,小流量工况时更易出现大面积流动分离甚至回流;不同流量下,回转面静压和总压均呈现出非对称性。随 着流量的增加,静压、总压分布的非对称性会逐渐减弱。分析结果对于提高专用风机的性能,改进其气动特性提供了理 论支持,更好地为生产实践提供指导。     

切角凹槽矩形截面桥塔的气动特性试验研究

基于刚性模型测压风洞试验方法,研究了不同切角率和凹槽率的矩形截面桥塔气动特性随风向角的变化规律。结果表明,切角凹槽矩形截面桥塔气动特性随风向角的变化会出现2个临界风向角αcr1和αcr2,临界风向角附近气动特性出现突变。当0°≤α<αcr1和αcr2<α≤90°时,随风向角增大,平均阻力系数和脉动升力系数先减小后增大,斯托罗哈数先增大后减小;当αcr1<α<αcr2时,平均阻力系数和脉动升力系数变化不大,斯托罗哈数消失。2个临界风向角间的范围随切角率的增大而减小,随凹槽率的增大而增大。同一风向角下,气动特性受凹槽率影响较小;随切角率的增大,平均阻力系数减小,斯托罗哈数增大,脉动升力系数变化较小。