本文選題：空調開式軸流風扇 + 單向流固耦合　； 參考：《華中科技大學》2015年碩士論文

【摘要】：開式軸流風機廣泛應用于分體式空調室外機中,其無蝸殼的結構形式是造成風扇在工作時其內流場與常規(guī)軸流風機內流場之間存在較大差異的主要原因。因此改善開式軸流風扇性能、提高穩(wěn)定性問題愈來愈受到科技人員的關注。開式軸流風扇在運轉時,其葉片同時受到氣動力、離心力和彈性力等多種力的耦合作用,而在實際工作中難以通過試驗的方法來研究耦合場力對葉片振動的影響。為改善空調開式軸流風扇的振動性能,本文基于單向流固耦合理論,通過數(shù)值模擬和試驗相結合,對一款開式軸流風扇的氣動性能、結構強度以及共振進行研究,旨在為開式軸流風扇的氣動性能和結構振動的預測提供指導。本文完成如下工作:(1)對一款空調開式軸流風扇開展了一系列性能試驗,研究不同轉速、不同流量工況對風扇性能的影響。基于Fluent軟件對該開式軸流風扇模型進行流場建模,在參考性能試驗條件的基礎上對該風扇模型進行氣動性能的預測,并將性能預測結果與試驗結果進行對比,驗證了流場數(shù)值模擬方法的可靠性。(2)以ANSYS Workbench為平臺,采用單向流固耦合計算方法,將在流場中得到的開式軸流風扇葉片表面的氣動力施加到結構模型上,并加載旋轉約束,得到了風扇葉片在不同工況下的應力分布和結構變形,并與非流固耦合工況下葉片的應力分布和結構變形進行了對比。結果表明,葉片最大變形量位于葉尖部位,最大應力位于葉根前緣吸力面?zhèn)?并且葉片的安全系數(shù)遠遠大于材料的許用安全系數(shù)。(3)基于BruelKjaer-Pulse分析平臺得到開式軸流風扇葉片自由狀態(tài)下的模態(tài)頻率,與基于Modal模塊得到的計算模態(tài)頻率進行對比,驗證了該模態(tài)計算方法的可靠性;分別對空調開式軸流風扇進行非流固耦合模態(tài)和流固耦合模態(tài)的計算,并將上述三種模態(tài)下葉片的各階固有頻率和模態(tài)振型進行對比。結果表明離心力和流場氣動力都不同程度的增加了風扇葉片的模態(tài)頻率。對流固耦合狀態(tài)下葉片的共振特性分析表明該開式軸流風扇的設計有效地避開了共振。該單向流固耦合研究為空調開式軸流風扇的氣彈穩(wěn)定性預測提供經(jīng)驗和指導。
[Abstract]:The open type axial fan is widely used in the outdoor air conditioners of the split type air conditioner. The main reason for the difference between the inner flow field of the fan and the flow field in the conventional axial flow fan is the main cause of the difference between the inner flow field of the fan and the flow field in the conventional axial flow fan. Therefore, the problem of improving the performance of the open axial fan and improving the stability is getting more and more attention of the scientific and technical personnel. During the operation of an axial fan, the blade is coupled with a variety of forces, such as aerodynamic force, centrifugal force and elastic force, and it is difficult to study the effect of coupling field force on blade vibration in practical work. In order to improve the vibration performance of an open axial flow fan, this paper is based on the unidirectional fluid solid coupling theory and through the numerical value. The aerodynamic performance, structural strength and resonance of an open axial fan are studied by the combination of simulation and experiment. The purpose is to provide guidance for the aerodynamic performance and structural vibration prediction of open axial fan. The following work is completed in this paper: (1) a series of performance tests are carried out on an open axial fan with air conditioning, and the different rotational speeds are studied. The effect of the same flow condition on the performance of the fan. Based on the Fluent software, the model of the open axial flow fan is modeled. On the basis of the reference performance test conditions, the aerodynamic performance of the fan model is predicted, and the performance prediction results are compared with the test results, and the reliability of the numerical simulation method is verified. (2) ANS On the platform of YS Workbench, the aerodynamic force of an open axial fan blade on the flow field is applied to the structure model, and the rotation constraint is loaded. The stress distribution and structural deformation of the fan blade under different working conditions are obtained, and the stress distribution and the junction of the blade under the non fluid solid coupling condition are obtained. The results show that the maximum deformation of the blade is located at the tip of the blade, and the maximum stress is located on the side of the suction surface of the front of the blade, and the safety factor of the blade is far greater than the allowable safety factor of the material. (3) based on the BruelKjaer-Pulse analysis platform, the modal frequency of the free state of the open axial fan blade is obtained, and it is based on the Moda. The calculated modal frequency of the L module is compared, and the reliability of the modal calculation method is verified. The non fluid solid coupling mode and the fluid solid coupling mode of the open axial flow fan are calculated respectively, and the natural frequencies of the blades are compared with the modal modes in the three modes. The results show that the centrifugal force and the flow field are aerodynamic. The modal frequency of the fan blade is increased in varying degrees. The analysis of the resonance characteristics of the blade in the convective solid coupling state shows that the design of the open axial fan effectively avoids the resonance. The unidirectional fluid solid coupling study provides experience and guidance for the aeroelastic stability prediction of the open axial flow fan in the air conditioning.

【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU83

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本文編號：1828304