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发布时间:2022-01-03 11:51:49
离心风机及内部三维流场的计算办法
依据作业原理的不同风机能够分为容积式、叶片式和喷射式三种。在斜槽离心风机样机的基础上,提出了三种改进方案:向内延长风机短叶片可减少短叶片吸力面分离,提高风机效率2。其间叶片式风机首要有离心式、混流式、轴流式和横流式四种,其间使用醉广泛的即为离心式风机。高温离心风机叶轮中的气体流面简直与叶轮的滚动轴面笔直。其叶轮滚动所发生的离心力为离心风机压强升的首要来历,而且在叶轮内部由离心力发生的压强升要远远大于气体相对速度改动而发生的压强升,而且选用增大风机的叶轮宽度增大风机流量的办法,往往导致风机的功率下降,因而离心风机一般适用于高压、小流量的场合。下面临其功能参数、结构特色和内部丢失等进行具体介绍。
离心风机的压力
高温离心风机的静压和全压静压sp为气体对平行于气流的物体外表效果的压力,它一般是经过笔直于物体外表的孔来进行丈量。
通风机的功能曲线通风机的全压t FP、功率P、功率η等功能参数随通风机的流量Q改变的联系曲线,称为通风机的功能曲线。其中蜗舌的位置、角度和形状,在避免内部冲击、减少分离损失和降低噪声等方面起着重要的作用。依据通风机的功能曲线,不只能够查验计算参数与实测参数之间的共同程度,还能够断定通风机的适应性。例如当通风机的功率特性曲线较平整时,此刻风机的搞效区较大,在变工况时通风机仍能够在搞效的工况点小作业,此刻能够认为该风机的适应性较好。
通过实验和数值模拟研究了高温离心风机的流场,这是研究离心风机内部流动的两种主要方法。实验方法可以得到详细而准确的结果,但实验成本高,周期长。随着计算机技术和计算流体力学(CFD)的发展,数值方法在涡轮内部流动模拟中得到了广泛的应用。***后根据试验后的实测数据,确定了引风机和电动机的选型设计,包括风机设计参数。采用数值方法设计了离心风机的子午线廓线。以高温离心风机为例,进行了数值计算。结果表明,采用数值计算方法可以简单、准确地得到给定子午线分布的叶轮子午线轮廓。提高风机的设计效率,具有良好的工程实用价值。提出了一种现代离心风机的设计方法,即数值计算法。离心风机分为三部分,分别计算。迭代法考虑了这三个部分之间的相互作用。研究表明,上述数值计算方法可为风机的改进设计提供良好的依据。改进后的高温离心风机效率提高,噪声降低。研究了风机叶片安装的不均匀性。结果表明,数值计算方法可以定性地计算出风机的噪声值,但由于计算值与实验值之间存在较大误差,无法替代噪声的实验研究。采用不等距离安装叶片的方法可以有效地降低风机的峰值噪声。
本文采用N-S方程和SSTK-U湍流模型计算了高温离心风机在不同工况下的稳态,并根据公式计算了设计工况下离心风机的压力、轴功率和效率。在得到风机性能参数的数值结果后,将不同工况下数值结果的误差值与样机原始测量结果进行了比较。例如当通风机的功率特性曲线较平整时,此刻风机的搞效区较大,在变工况时通风机仍能够在搞效的工况点小作业,此刻能够认为该风机的适应性较好。在完成高温离心风机三维模型的建立、计算域的离散化(网格化)和边界条件的定义后,将高温离心风机原型的不同工况进行了数值计算,并将其浇注到ANSYS Fluent。风机数值计算和测量的效率特性曲线表明,斜槽离心风机的设计流量为0.17kg/s,在设计工况下,风机的计算效率为48.1%。斜槽离心风机偏离设计工况时,小流量工况下效率急剧下降,大流量工况下效率变化缓慢,但效率仅为47%。斜槽离心风机的压力特性曲线表明,离心风机的总压力没有单调变化,但随着风机流量的增加,斜槽离心风机的总压力减小。非单调压力特性曲线表明,离心风机阻力变化较大时,风机风量变化较大,风机稳定工作面积较小。
高温离心风机基于LSSVM算法建立了矿井离心风机性能预测模型。采用LHS方法对矿用离心风机进行了实验数据采集,进一步降低了建模成本,提高了建模精度。通过实例验证了该方法的有效性。01325*105pa,初始温度t=293K,轴向入口速度=18m/s,所有旋转壁(如前盘、后盘、叶轮叶片等)的输入速度n=1450r/min,其他非旋转壁(如蜗壳)的输入速度为零。然而,在实际生产中也有许多类似的离心风机。尽管它们的大小、结构和速度不同,但它们遵循相似的机制。因此,如何利用现有的相似离心风机数据建立现有的离心风机模型成为下一个研究方向。根据天蝎科鱼类的运动姿态和涡流特性,设计了一种高温离心风机叶片,用于模拟鱼类的弯曲姿态。高温离心风机采用数值模拟的方法,研究了传统的单圆弧原型叶片和鱼状叶片对多翼离心风机气动性能和噪声的影响。通过可视化分析,发现在鱼状叶片的过流过程中,涡流强度明显小于原型风机,流场分布更加均匀。鱼状叶片的使用有效地减小了风机蜗壳舌处的压力波动,削弱了叶片与蜗壳舌间的非定常相互作用。风机气动噪声计算分析结果表明,单弧原型叶片的风机噪声频率分布在中低频段,高温离心风机鱼形叶片的风机噪声频率主要分布在中频段,说明高温离心风机噪声频率分布规律和噪声特性两个风扇的启动路径不同。数值计算结果表明,鱼状叶片多叶离心风机的气动性能有了明显的改善,风量增加了12.5%,效率提高了5.65%,测点平均噪声降低了2.78db。
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