【摘要】：高壓力系數(shù)、小流量系數(shù)、小的尺寸系數(shù)的多翼離心風(fēng)機(jī)在一些特殊應(yīng)用場(chǎng)合需求廣泛,但由于風(fēng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn),高壓力與小流量的相互制約是研究高壓比小流量多翼離心風(fēng)機(jī)難點(diǎn)。集流器作為風(fēng)機(jī)重要輔助部件起著引導(dǎo)氣流均勻進(jìn)入風(fēng)機(jī)的作用,其設(shè)計(jì)的好壞決定著氣流在風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)狀況。本文以燃?xì)鉄崴髦械母邏罕刃×髁慷嘁黼x心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象,由于風(fēng)機(jī)集流器不合理結(jié)構(gòu),致使葉輪前盤氣體流動(dòng)混亂,流動(dòng)分離現(xiàn)象嚴(yán)重。本文結(jié)合CFD方法考察集流器結(jié)構(gòu)參數(shù)及其安裝位置對(duì)高壓比小流量多翼離心風(fēng)機(jī)氣動(dòng)特性影響規(guī)律,達(dá)到改善風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)和提升風(fēng)機(jī)氣動(dòng)特性的目的。本文具體研究內(nèi)容如下:(1)對(duì)原始多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬,計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)基本吻合,驗(yàn)證數(shù)值模擬方法的可靠性。由于風(fēng)機(jī)進(jìn)口集流器不合理結(jié)構(gòu),進(jìn)入風(fēng)機(jī)的氣流紊亂存在渦流,風(fēng)機(jī)內(nèi)部壓力和速度分布不均勻,尤其是葉輪前盤區(qū)域,葉輪前盤流動(dòng)分離嚴(yán)重且葉道充滿分離渦阻塞流動(dòng),靠近蝸舌的葉輪葉道出現(xiàn)回流,降低葉輪做功效率和風(fēng)機(jī)氣動(dòng)性能。(2)在控制風(fēng)機(jī)風(fēng)量基礎(chǔ)上,研究集流器結(jié)構(gòu)對(duì)風(fēng)機(jī)的影響。考察集流器形狀對(duì)風(fēng)機(jī)氣動(dòng)特性和內(nèi)流動(dòng)影響規(guī)律,分析了風(fēng)機(jī)軸截面速度矢量圖和P-Q性能曲線,表明圓形進(jìn)口比環(huán)狀進(jìn)口更加符合燃?xì)鉄崴鲗?duì)風(fēng)機(jī)高壓比小流量的要求。對(duì)圓弧形集流器采用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法,以圓弧半徑、集流器長度和集流器進(jìn)口直徑為優(yōu)化參數(shù),風(fēng)機(jī)全壓為優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行尋優(yōu),得出影響風(fēng)機(jī)全壓因素的主次順序和最優(yōu)參數(shù)組合方案,結(jié)果表明優(yōu)化后的風(fēng)機(jī)全壓和效率提高。(3)提出風(fēng)機(jī)集流器偏心安裝,通過控制偏心參數(shù)研究集流器安裝位置對(duì)多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)流動(dòng)和氣動(dòng)特性影響。模擬結(jié)果表明集流器最佳偏離方案對(duì)提升風(fēng)機(jī)全壓和全壓效率效果明顯,相對(duì)原始風(fēng)機(jī)全壓提升約40 Pa,全壓效率提升4.3%。發(fā)現(xiàn)集流器偏心有助于減少葉輪區(qū)域流動(dòng)分離,改善葉輪進(jìn)出口處徑向速度分布。為今后研究高壓比小流量多翼離心風(fēng)機(jī)提供了參考依據(jù)。本文針對(duì)集流器結(jié)構(gòu)及安裝位置進(jìn)行優(yōu)化后,風(fēng)機(jī)內(nèi)部渦旋減少,全壓提升,整體氣動(dòng)性得到提升,對(duì)小型多翼離心風(fēng)機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用具有指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH432;TS914.252
【圖文】：

51.3 本文研究特點(diǎn)以及主要工作本文以某型號(hào)強(qiáng)鼓式燃?xì)鉄崴髦械亩嘁黼x心風(fēng)機(jī)為研究對(duì)象，如圖1-1所示，熱水器工作燃燒時(shí)，風(fēng)機(jī)提供一定適量的空氣與燃?xì)饣旌蠌?qiáng)化燃燒過程，并依靠其慣性將燃燒后的廢氣排放到室外。燃?xì)鉄崴髟趷毫犹鞖夤ぷ�，要求具有較強(qiáng)的防倒風(fēng)能力，在風(fēng)機(jī)外特性曲線上表現(xiàn)為在小流量區(qū)風(fēng)機(jī)出口有較大的靜壓值。不少工業(yè)領(lǐng)域?qū)Ω邏罕刃×髁匡L(fēng)機(jī)有著急切的需求，但由于風(fēng)機(jī)自身結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，轉(zhuǎn)速一定下出口壓力越高葉輪尺寸越大，允許的最小設(shè)計(jì)流量就越大，是研究高壓比小流量風(fēng)機(jī)的一個(gè)難點(diǎn)。圖1-1 熱水器結(jié)構(gòu)示意圖集流器的作用是使氣流均勻地進(jìn)入葉輪，降低流動(dòng)損失，其設(shè)計(jì)的好壞決定著氣流在風(fēng)機(jī)內(nèi)的流動(dòng)狀況。本文基于CFD方法通過研究風(fēng)機(jī)集流器幾何參數(shù)和安裝位置

3 多翼離心風(fēng)機(jī)數(shù)值模擬及內(nèi)流場(chǎng)分析多翼離心風(fēng)機(jī)復(fù)雜的三維非對(duì)稱流動(dòng)是影響風(fēng)機(jī)性能的一個(gè)重要因素，本文對(duì)象燃?xì)馐綗崴髦械亩嘁黼x心風(fēng)機(jī)由于不合理風(fēng)機(jī)進(jìn)口結(jié)構(gòu)，使得風(fēng)機(jī)內(nèi)部復(fù)雜混亂難以預(yù)測(cè)，降低風(fēng)機(jī)的氣動(dòng)性能。本章根據(jù)風(fēng)機(jī)實(shí)物進(jìn)行建模及網(wǎng)格，利用 CFD 軟件對(duì)多翼離心風(fēng)機(jī)內(nèi)部三維流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，通過對(duì)比數(shù)值結(jié)實(shí)驗(yàn)測(cè)試值驗(yàn)證模型的可靠性，關(guān)注風(fēng)機(jī)內(nèi)部流動(dòng)狀況。.1 計(jì)算模型建立和網(wǎng)格處理多翼離心風(fēng)機(jī)由集流器、蝸殼、多葉葉輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)四部分等組成，風(fēng)機(jī)實(shí)物 3-1（a）所示采用單吸進(jìn)氣方式。風(fēng)機(jī)進(jìn)口處安裝有一塊刻度板，用于調(diào)節(jié)集流效面積控制風(fēng)量。采用 Creo3.0 軟件對(duì)風(fēng)機(jī)三維建模，建模過程中對(duì)風(fēng)機(jī)的固定以及對(duì)風(fēng)機(jī)內(nèi)流影響不大的工藝倒角、尖角、凹槽等進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，多翼離心風(fēng)何模型三維結(jié)構(gòu)如圖 3-1(b)所示。

16圖 3-2 多翼式葉輪示意圖風(fēng)機(jī)計(jì)算模型如圖 3-3 所示，保證風(fēng)機(jī)蝸殼出口處流動(dòng)充分達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，風(fēng)機(jī)出口適當(dāng)延長一定距離；由于風(fēng)量調(diào)節(jié)刻度板緣故，風(fēng)機(jī)進(jìn)口采用半球模型模擬進(jìn)風(fēng)，使風(fēng)機(jī)更加接近真實(shí)流動(dòng)。風(fēng)機(jī)計(jì)算模型劃分為進(jìn)口流域、蝸殼流域、葉輪流域以及出口延長流域等四部分，按 STP 格式保存后導(dǎo)入網(wǎng)格劃分軟件。

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2 張冀U

本文編號(hào)：2778262