本文關(guān)鍵詞：離心風(fēng)機(jī)全三維數(shù)值模擬及優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：離心風(fēng)機(jī)廣泛應(yīng)用于國防建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)中,在國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有重要地位。研究離心風(fēng)機(jī)并對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),對(duì)節(jié)能減排和優(yōu)化能源配置具有重要意義。本文研究工作是在中船重工某研究所攻關(guān)項(xiàng)目背景下進(jìn)行的,利用數(shù)值模擬方法對(duì)一船用離心通風(fēng)機(jī)進(jìn)行數(shù)值模擬研究,并與實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析其內(nèi)部氣體流動(dòng)特點(diǎn),在此基礎(chǔ)上對(duì)葉輪葉片以及蝸殼進(jìn)行氣動(dòng)性能方面的優(yōu)化設(shè)計(jì)分析,主要做了以下幾方面的研究工作:(1)原始風(fēng)機(jī)的數(shù)值模擬。介紹原型風(fēng)機(jī)的結(jié)構(gòu)以及實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng),確定網(wǎng)格的劃分方法和數(shù)值計(jì)算的方法,并將計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。通過計(jì)算結(jié)果分析原始風(fēng)機(jī)流場的主要特點(diǎn),結(jié)果表明,原始風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能偏低,葉輪通道內(nèi)部流動(dòng)分離嚴(yán)重。(2)二元葉片的優(yōu)化設(shè)計(jì)。針對(duì)原始葉輪,提出一種二元葉片型線的設(shè)計(jì)方法,利用數(shù)值模擬手段得出葉輪效率最優(yōu)的方案。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明,此方法得到的葉輪能較大地提高其效率和總壓升,并對(duì)風(fēng)機(jī)整機(jī)效率也有較大幅度的提高。流場分析表明,二元優(yōu)化葉輪大大削弱了流動(dòng)分離,葉輪的流場得到了優(yōu)化。(3)三元葉片的優(yōu)化探索。在二元優(yōu)化設(shè)計(jì)葉片的基礎(chǔ)上,對(duì)葉片進(jìn)行三元探索,主要分兩個(gè)方面,即是型線的三元優(yōu)化和積疊線的彎掠探索。型線的三元優(yōu)化是以孤立葉輪效率和壓升為優(yōu)化目標(biāo),優(yōu)化結(jié)果表明性能得到進(jìn)一步提高。積疊線的彎掠探索表明,彎葉片和掠葉片對(duì)風(fēng)機(jī)性能有明顯影響,彎掠組合葉片的影響不是單獨(dú)彎葉片和單獨(dú)掠葉片的簡單疊加。(4)葉輪與蝸殼軸向尺寸及位置耦合分析。通過對(duì)風(fēng)機(jī)整機(jī)的計(jì)算分析,結(jié)果表明蝸殼的寬度以及葉輪在蝸殼中的軸向位置對(duì)風(fēng)機(jī)性能均有重要影響,并存在蝸殼寬度與葉輪位置的最佳組合。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明蝸殼寬度與葉輪軸向位置最佳組合的風(fēng)機(jī)能夠進(jìn)一步提高風(fēng)機(jī)整機(jī)的氣動(dòng)性能。
【關(guān)鍵詞】：離心風(fēng)機(jī) 優(yōu)化 葉片型線 蝸殼
【學(xué)位授予單位】：西北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH432
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 緒論9-15
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.1 風(fēng)機(jī)葉片設(shè)計(jì)研究現(xiàn)狀10-11
• 1.2.2 風(fēng)機(jī)噪聲研究現(xiàn)狀11
• 1.2.3 蝸殼優(yōu)化及其與葉輪匹配性研究現(xiàn)狀11-12
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容12-15
• 第二章 葉輪機(jī)械數(shù)值模擬方法簡介15-23
• 2.1 引言15-16
• 2.2 軟件NUMECA簡介16-17
• 2.3 基本控制方程17-18
• 2.4 湍流模型18-19
• 2.5 控制方程組的離散19-20
• 2.6 加速收斂技術(shù)20
• 2.7 動(dòng)靜交接面處理方法20-21
• 2.8 收斂準(zhǔn)則21
• 2.9 本章小結(jié)21-23
• 第三章 原始風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)介紹及數(shù)值模擬研究23-35
• 3.1 研究對(duì)象簡介23-24
• 3.2 原始風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)介紹24-27
• 3.2.1 離心風(fēng)機(jī)測試介紹24-26
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)性能結(jié)果26-27
• 3.3 原始風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬研究27-33
• 3.3.1 網(wǎng)格與計(jì)算設(shè)置27-29
• 3.3.2 數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)測試對(duì)比分析29-31
• 3.3.3 葉輪內(nèi)部流場數(shù)值模擬結(jié)果分析31-33
• 3.4 本章小結(jié)33-35
• 第四章 二元葉片型線設(shè)計(jì)優(yōu)化35-49
• 4.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)原理及方法35-39
• 4.1.1 基本原理及方程35-37
• 4.1.2 已知條件37-38
• 4.1.3 速度分布函數(shù)設(shè)計(jì)38-39
• 4.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)及分析39-42
• 4.2.1 主體部39-41
• 4.2.2 微調(diào)部41-42
• 4.3 優(yōu)化性能結(jié)果分析42-48
• 4.3.1 孤立葉輪計(jì)算結(jié)果分析42-45
• 4.3.2 整機(jī)計(jì)算結(jié)果分析45-47
• 4.3.3 葉片數(shù)目對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響47-48
• 4.4 本章小結(jié)48-49
• 第五章 三元葉片優(yōu)化探索49-63
• 5.1 葉片型線的三元優(yōu)化49-56
• 5.1.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)方法49-52
• 5.1.2 優(yōu)化結(jié)果分析52-56
• 5.2 彎掠技術(shù)在風(fēng)機(jī)葉片上的應(yīng)用56-61
• 5.2.1 彎掠葉片設(shè)計(jì)56-57
• 5.2.2 氣動(dòng)性能分析57-58
• 5.2.3 流場對(duì)比58-61
• 5.3 本章小結(jié)61-63
• 第六章 葉輪與蝸殼軸向尺寸及位置耦合分析63-79
• 6.1 風(fēng)機(jī)整機(jī)軸向尺寸結(jié)構(gòu)64-65
• 6.2 風(fēng)機(jī)軸向尺寸對(duì)性能的影響65-68
• 6.2.1 葉輪的軸向位置對(duì)性能的影響65-66
• 6.2.2 蝸殼寬度對(duì)風(fēng)機(jī)性能的影響66-67
• 6.2.3 蝸殼寬度與葉輪軸向位置的最佳組合67-68
• 6.3 設(shè)計(jì)工況下風(fēng)機(jī)內(nèi)流場分析68-75
• 6.3.1 蝸殼內(nèi)部流動(dòng)分析69-73
• 6.3.2 葉輪內(nèi)部流動(dòng)分析73-75
• 6.4 全工況性能分析75-78
• 6.5 本章小結(jié)78-79
• 第七章 總結(jié)與展望79-83
• 7.1 全文總結(jié)79-80
• 7.2 研究展望80-83
• 參考文獻(xiàn)83-87
• 碩士期間科研情況與獲得的獎(jiǎng)勵(lì)87-89
• 致謝89-90

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