本文以SCF型除塵通風(fēng)機為研究對象,通過對特定工況下除塵通風(fēng)機葉柵及后流道流場的定常數(shù)值模擬和額定工況下的非定常數(shù)值模擬,揭示了氣流在通風(fēng)機內(nèi)部的真實流動狀態(tài),找出了流動損失產(chǎn)生的部位和根源,并以此為依據(jù)提出了減小通風(fēng)機結(jié)構(gòu)尺寸、提高通風(fēng)機效率的方法和途徑,最后對除塵通風(fēng)機進(jìn)行了改型設(shè)計,并對改型風(fēng)機進(jìn)行了數(shù)值模擬。 本文首先從基本的流動控制方程出發(fā),推導(dǎo)了描述風(fēng)機內(nèi)部三維非定常湍流的控制方程組,采用Realizable k-ε模型使控制方程組封閉,并且將流動控制方程組在時間和空間上進(jìn)行了離散。在建立的除塵風(fēng)機葉柵及后流道流場幾何模型上,采用非結(jié)構(gòu)四面體單元分塊生成了計算網(wǎng)格,在流動變化劇烈的葉片通道和間隙區(qū)域內(nèi)適當(dāng)加密網(wǎng)格。給定速度入口和壓力出口邊界條件,完成除塵風(fēng)機在特定工況下的定常計算和額定工況下的非定常流動計算。通過對典型截面上壓力場,速度場和渦量場的分布特征進(jìn)行分析,找出了邊界層分離、葉道渦和二次流等各種損失產(chǎn)生的部位和根源。然后以數(shù)值研究結(jié)果為依據(jù),提出了除塵風(fēng)機的改型方案。通過優(yōu)化風(fēng)機設(shè)計參數(shù),完成了軸流式除塵風(fēng)機的改型設(shè)計,并對改型后的除塵風(fēng)機進(jìn)行數(shù)值模擬和性能預(yù)測,驗證了改進(jìn)方案的可行性和有效性。通過性能預(yù)測可以看出,采用三元流動理論優(yōu)化設(shè)計的除塵風(fēng)機,不僅效率大幅度提高,而且高效區(qū)的分布范圍更寬,有利于風(fēng)機在變工況條件下運行。另外,本文對影響風(fēng)機性能的各項設(shè)計參數(shù)如氣流沖角、徑向間隙、葉片數(shù)和輪轂比等進(jìn)行了精確的定量和理論分析。 最后,通過與試驗測得的除塵風(fēng)機性能曲線進(jìn)行對比,可以看出,數(shù)值運算方法具有較高的可靠性,可以為除塵風(fēng)機的優(yōu)化設(shè)計和改型設(shè)計提供依據(jù),不僅能夠大副地提高設(shè)計效率,而且可以減少試驗時間和經(jīng)濟(jì)耗費。因此,除塵通風(fēng)機葉柵及后流道流場的數(shù)值計算具有較高的理論價值和實踐意義。
【學(xué)位單位】：山東科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2008
【中圖分類】：TH432.1
【部分圖文】：

在對除塵風(fēng)機的全流場進(jìn)行幾何建模時，考慮到除塵風(fēng)機各部件的結(jié)構(gòu)特點，本文采用分區(qū)分塊處理的方法，將整個流場的幾何模型分成集流器、葉輪、過渡段和擴(kuò)散器四個子區(qū)域。所生成的三維實體模型如圖3.2所示，葉輪部分如圖 3.3所示。圖3.2除塵通風(fēng)機三維實體模型Fig.3.23一 Dbodymodelofthedustextractionfan圖3.3葉輪三維框圖Fig.3.33一Dfr田 medlagr田舊ofrunner3.2網(wǎng)格劃分雖然有些CFD軟件針對一些特殊的行業(yè)開發(fā)出專門的前處理模塊，如CFD一BLADEGEN專門用來生成透平機械的葉片造型和網(wǎng)格，另外還有GAMBIT中的Turbo模塊，但被模擬的空間是各式各樣的，而且流體機械裝置的形狀一般很復(fù)雜，因此要想

圖3.4整體網(wǎng)格分布Fig.3.4Griddistributioninthewholeflowfield圖3.5所示為葉輪部分的網(wǎng)格劃分情況。通過圖3.4和圖3.5可以看出，葉輪部分密度較其它部件要大的多，這是因為葉輪是除塵通風(fēng)機的核心部件，它對整個流場動特征影響巨大，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此，采用較小的網(wǎng)格單元。

圖3.4整體網(wǎng)格分布Fig.3.4Griddistributioninthewholeflowfield圖3.5所示為葉輪部分的網(wǎng)格劃分情況。通過圖3.4和圖3.5可以看出，葉輪部分密度較其它部件要大的多，這是因為葉輪是除塵通風(fēng)機的核心部件，它對整個流場動特征影響巨大，同時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，因此，采用較小的網(wǎng)格單元。
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本文編號：2853419