干燥风机质量放心可靠「山东冠熙」

根据以往对干燥风机亚音速定子叶片的研究，前缘弯曲用于匹配迎角[20]，根部弯曲高度为20%，端部弯曲角度为20，顶部弯曲高度为30%，端部弯曲角度为40，如图18左侧所示。弯曲高度和弯曲角度的选择是基于流入流的流动角度条件：如图5中蓝色箭头所示，定子叶片的流入角度受上游动叶片的影响，靠近端壁有两个不符合主流分布趋势的区域，而弯曲高度末端弯板的T应覆盖与流动角度匹配的区域；末端弯板角度的选择基于区域和主流流动角度之间的差异。虽然方案6的进风速度有所降低，但由于叶顶和后缘附近的涡度强度降低，干燥风机效率总体降低，相应的泄漏面积和泄漏流量增大。

根据前面的研究，干燥风机前缘弯曲的定子叶片可以有效地消除流入攻角，但叶片的局部端部弯曲会导致叶片局部反向弯曲的形状效应。在保证端部攻角减小的同时，定子叶片端部的阻塞量增大，损失增大。在端部弯曲建模的基础上，适当叠加叶片正弯曲建模，可以减小端部攻角，保证定子叶片和级间的有效流动。通过实验设计的方法，得到了合适的前弯参数：干燥风机弯曲高度60%，轮毂弯曲角度40，翼缘弯曲角度20，基本符合以往研究得出的弯曲叶片设计参数选择规则。分析了叶片负荷调节、叶片弯曲和叶片端部弯曲对叶栅流动、级匹配和级性能的影响，给出了高负荷轴流风机三维叶片设计的基本原则。不同叶栅的吸力面径向压力梯度和出口段边界层边界的径向压力梯度可以很好地进行比较。在带端弯和正弯叶片的三维复合叶片表面，存在两个明显的径向压力梯度增大区域，形成从端弯到流道中径的径向力，引导干燥风机叶片表面边界层的径向重排。从出口段附面层的边界形状可以看出，复合三维叶片试图使叶片的径向附面层均匀化，消除了叶片角部区域的低能流体积聚，对提高叶片边缘起到了明显的作用。

介绍了一套高负荷干燥风机的气动设计过程，包括参数选择、叶片形状优化和三维叶片的设计思想。在此基础上，完成了高负荷轴流风机压力比1.20的初步设计，负荷系数高达0.83。其次，在初步设计方案中，通过对干燥风机静叶多叶高处S1流面剖面的协调优化，有效地减少了静叶损失，提高了风机的裕度。同时，采用三维叶片技术，提高了定子叶片的端部流动，提高了定子叶片端部区域的工作能力。风机裕度由27.1%扩大到48.8%。优化叶顶间隙形状可以有效地提高轴流风机的性能。高压风机的设计通常采用离心风机，但离心风机存在迎风面积大、流量小、效率低等缺点。采用FLUENT软件对OB-84动叶可调轴流风机在均匀和非均匀间隙下的性能进行了数值模拟，讨论了不同间隙形状对泄漏流场和间隙损失分布的影响。结果表明，在平均叶顶间隙不变的前提下，锥形间隙风机的总压力和于均匀间隙风机，区范围扩大，锥形间隙越大，性能改善越显著；锥形间隙改变了间隙内涡量场的分布，减少了叶尖泄漏损失，增强了干燥风机叶片上、中部的功能力。风机的性能低于均匀间隙的性能。锥形叶片的叶尖间隙形状可以作为提高风机性能的重要手段。

通过在干燥风机叶尖压力面附近扩展合适的叶尖平台，可以有效地减小叶尖泄漏和气动损失。模拟了三种干燥风机不同长度和初始位置的吸力面小翼叶栅的内部流场。结果表明，三段小翼可以改善叶栅顶部的流动状况，并在不同程度上削弱泄漏涡的强度。周志华等[10]计算了某型涡轴发动机高压涡轮一级的三维流场。结果表明，锥形间隙能有效地控制间隙内的泄漏流速，减少间隙内的堵塞，从而提高其整体性能。在套管处理方面，Yang等人[11]发现自循环壳体处理后压缩机的稳定流量范围明显增大，这是由于叶片负荷降低、低能流体吸附能力降低和周向流量畸变能力降低所致。6和7，以及表3所示的气动性能，其中载荷系数由叶尖的切线速度定义。干燥风机的不同分区数的非轴对称套管处理。实验表明，合理的非轴对称壳体处理结构可以使压缩机的稳定裕度提高13%，峰值效率提高0.8%。提率的原因是加工槽对压气机叶顶流场产生低频非定常影响信号。干燥风机在低速压缩机上测试了不同结构的斜槽壳体处理。实验表明，合理的配置可以提高压缩机效率1%~2%，而不会对失速裕度产生不利影响。

GAMBIT软件用于干燥风机模型建立和网格生成。考虑到干燥风机叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动，首先选择三角形网格划分叶片顶部，并利用尺寸函数对网格进行细化，以保证干燥风机网格质量。其它区域的网格划分为动叶区域网格作为参考，采用结构化/非结构化混合网格。为了保证精度和网格***性，对原风机在216万、245万、286万和337万网格条件下的性能进行了模拟。结果表明，随着网格数量的增加，总压和效率逐渐接近样本值，337万和286万网格的总压和效率偏差分别为0.085%和0.024%。考虑到干燥风机叶片翼型结构的复杂性和顶部区域的三维流动，首先选择三角形网格划分叶片顶部，并利用尺寸函数对网格进行细化，以保证干燥风机网格质量。综合模拟精度和网格数确定了所用的总网格数。这个数字是286万。其中动叶面积198万片，集热器、导叶面积和扩压管网格数分别为30万片、26万片和32万片。在模拟叶尖间隙形状的变化之前，将原始风扇的模拟结果与参考文献中的干燥风机性能进行了比较。结果表明，在33.31-46.63m3_s-1流量范围内，总压和效率的平均相对误差分别为3.0%和1.5%，表明结果能够反映风机的实际性能。