開式軸流風(fēng)機由于其葉頂區(qū)域?qū)Я髡种桓采w葉頂靠近尾緣的部分區(qū)域?qū)е略搮^(qū)域存在非常復(fù)雜的渦流場,同時其內(nèi)部流動又是一種極為復(fù)雜的的非定常三維流動,因此學(xué)者們一直致力于對其進行節(jié)能降噪改型優(yōu)化。尾緣改型就是其中的方法之一。本文由魚類為高效游動而進化出向內(nèi)凹陷的尾鰭受到啟發(fā),將其運用于開式軸流風(fēng)機尾緣凹陷改型優(yōu)化之中。運用仿生學(xué)手段,仿照魚類尾鰭凹陷的形狀設(shè)計了不同的凹陷結(jié)構(gòu),并針對其中最優(yōu)結(jié)構(gòu)進行了結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化,探究了其對開式軸流風(fēng)機外特性、壓力場及葉頂區(qū)域流動的影響規(guī)律,旨在為開式軸流風(fēng)機的尾緣優(yōu)化改型提供一定的指導(dǎo)和建議。(1)采用仿生學(xué)方法,仿照魚尾鰭凹陷形狀設(shè)計了樣條、梯形、三角、圓弧四種尾緣凹陷結(jié)構(gòu),采用數(shù)值模擬和實驗測試對比其氣動性能,結(jié)果表明:在同轉(zhuǎn)速下,各凹陷改型方案的全壓和功率均降低;提升轉(zhuǎn)速使工作流量處做功相同,各方案的功率均低于原型,效率提升,其中樣條結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于其他凹陷結(jié)構(gòu),模擬狀態(tài)下的節(jié)能率為6.51%,實驗測試狀態(tài)下節(jié)能率為14.33%,節(jié)能效果顯著;凹陷方案的葉片載荷降低,分布更加均勻,同時有效減弱葉頂泄露渦和葉尖渦的強度,對葉根處的角區(qū)分離有一定的抑制作用,并減弱了葉頂尾緣處的尾跡強度。(2)噪聲實驗顯示相同做功條件下,各凹陷結(jié)構(gòu)在整體聲壓級上與原型機差別不大,但是能有效降低低頻段內(nèi)的聲壓級峰值和改善聲壓級分布的均勻性,低頻段噪聲峰值降低2~4dB,有效改善風(fēng)機的聲音品質(zhì)。(3)以樣條結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)改變凹陷深度,同做功條件下,隨著凹陷深度的增加,其節(jié)能率先增加后減小甚至為負值,在一定的凹陷深度范圍內(nèi),葉片上的載荷分布得到改善,流動效率增加,但凹陷深度過大會惡化葉片上的載荷分布,降低其流動效率,最優(yōu)的凹陷深度大致位于16%弦長位置;葉尖渦強度和角區(qū)分離隨著凹陷深度的增加先減弱后增強,葉頂泄露渦隨著尾緣凹陷深度的增加而減弱,凹陷深度過大會產(chǎn)生明顯的跨葉片凹陷區(qū)域的流動;風(fēng)機轉(zhuǎn)速隨著凹陷深度增加而增加,導(dǎo)致葉片進口氣流沖角的增大從而使得前緣分離流動加劇。(4)以樣條結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)改變凹陷的徑向位置,在同轉(zhuǎn)速下,徑向位置的改變對風(fēng)機在小流量下的全壓影響較大,大流量工況下的全壓基本不受影響。凹陷的徑向位置越靠近葉頂區(qū)域,其對風(fēng)機全壓造成的影響越小;在做功相同時,節(jié)能率隨著凹陷的徑向位置增加而增大,模擬狀態(tài)下節(jié)能率最高達7.50%;隨著凹陷的徑向位置的增加,葉片壓力面高壓區(qū)減小,載荷降低,而吸力面的低壓區(qū)主要在葉頂區(qū)域靠近尾緣處有所減小,葉頂泄露渦減弱,同時對葉尖渦和角區(qū)分離具有一定的抑制作用。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH432.1
【部分圖文】：

探尋其結(jié)構(gòu)參數(shù)對其氣動性能和內(nèi)部流動的計和改型優(yōu)化提供一定的參考依據(jù)。風(fēng)機研究現(xiàn)狀式軸流風(fēng)機其內(nèi)部流動是一種極為復(fù)雜的非定常三維流開式軸流風(fēng)機的導(dǎo)流罩只覆蓋靠近尾緣的局部區(qū)域，給出了其主要部件：輪轂（Hub）、葉片（Blade）、導(dǎo)流進口處的流動示意圖，氣流從軸向和徑向兩個位置進入，葉輪進口處存在電機支架和換熱器，使得其內(nèi)部流動的主要原因之一。開式軸流風(fēng)機作為空調(diào)室外機的主要熱、噪聲性能都具有重要影響。因此國內(nèi)外學(xué)者采用實析等方法對其內(nèi)部流動、噪聲做了大量研究。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文次要因素。緣凹陷結(jié)構(gòu)起源億萬年的進化，生物為了適應(yīng)環(huán)境而形成了在空氣或者水等流體能力，為我們提供了非常多的設(shè)計靈感和思路，由此也引發(fā)了仿針對魚類在水中能夠高速游動并且具有良好的姿態(tài)控制能力，對方式及高效原因進行了理論、數(shù)值分析研究，其中包括了生物整0，41]、生物局部運動器官[42-47]的研究等。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文研究了典型的魚尾形狀的撲板的運動性能，與無叉板相比，魚尾形分叉板具有更好的運動性能和更高的效率，尾流分析表明：魚尾形分叉板的尾流包括一連串反向馬蹄形渦旋結(jié)構(gòu)，誘發(fā)后向噴流產(chǎn)生正向推力并具有更好的方向性。2017 年，T VanBuren[52]等研究了不同尾緣形狀對固定剛性板尾跡和推進性能的影響，研究發(fā)現(xiàn)尾緣凹陷能夠延遲自然渦旋的彎曲并且減弱尾跡。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李博;錢紅玉;張立;金英子;;葉片穿孔小型軸流風(fēng)扇氣動性能的研究[J];浙江理工大學(xué)學(xué)報;2013年01期

2 宮武旗;王芳;田鎮(zhèn)龍;韓禮斌;付裕;;葉片鋸齒尾緣對降低空調(diào)室外機氣動噪聲影響的試驗研究[J];工程熱物理學(xué)報;2011年10期

3 王興雙;李學(xué)敏;王軍;何志強;;空調(diào)室外開式軸流風(fēng)機數(shù)值模擬與性能預(yù)測[J];流體機械;2010年12期

4 王軍;邱鑫;王興雙;何志強;;空調(diào)室外軸流風(fēng)機結(jié)構(gòu)匹配性能試驗研究[J];風(fēng)機技術(shù);2010年02期

5 游斌;劉東瀛;伍光輝;張敏;馬列;吳克啟;;尾緣凹陷軸流風(fēng)輪內(nèi)流特性分析與降噪研究[J];工程熱物理學(xué)報;2010年03期

6 王軍;成超;楊昕;毛愛軍;;空調(diào)用開式軸流風(fēng)機性能試驗研究[J];風(fēng)機技術(shù);2009年04期

7 王洪磊;向東;段廣洪;潘曉勇;;分體式空調(diào)室外機風(fēng)道系統(tǒng)的流場分析[J];流體機械;2009年06期

8 田杰;歐陽華;吳亞東;杜朝輝;;空調(diào)器室外機軸流風(fēng)機內(nèi)部流動的PIV研究[J];實驗流體力學(xué);2009年01期

9 游斌;程志明;馬列;張敏;吳克啟;;吸力面帶凹窩軸流風(fēng)扇內(nèi)流分析與實驗研究[J];工程熱物理學(xué)報;2008年01期

10 游斌;程志明;馬列;張敏;吳克啟;;齒形尾緣軸流葉輪內(nèi)流數(shù)值分析與實驗研究[J];工程熱物理學(xué)報;2007年04期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 周凱;典型仿生水翼的推進及能量吸收機制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 田杰;空調(diào)器室外機軸流風(fēng)機系統(tǒng)內(nèi)部復(fù)雜流動及其氣動聲學(xué)研究[D];上海交通大學(xué);2009年

3 王嘉冰;空調(diào)器風(fēng)機內(nèi)流中的旋渦流動及氣動噪聲預(yù)測[D];華中科技大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 翁文輝;基于SCP范式的我國空調(diào)行業(yè)產(chǎn)業(yè)組織研究[D];福建師范大學(xué);2016年

2 付碧波;仿生尾鰭推進機理分析與減阻研究[D];中國海洋大學(xué);2015年

3 陸志偉;導(dǎo)流罩對軸流風(fēng)扇性能的影響[D];華中科技大學(xué);2015年

4 黃瀚文;我國家用空調(diào)國際競爭力研究[D];廣東外語外貿(mào)大學(xué);2014年

本文編號：2829930