【摘要】：本文通過對(duì)G4-73型離心通風(fēng)機(jī)葉輪參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,達(dá)到提升風(fēng)機(jī)全壓和效率的目的。由于日漸成熟的數(shù)值模擬技術(shù)在解決工程問題時(shí)具有突出的優(yōu)勢(shì),本文主要采用數(shù)值模擬方法對(duì)不同葉輪參數(shù)的風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行研究。 在深入分析數(shù)值模擬操作過程的基礎(chǔ)上,將參數(shù)化思想應(yīng)用其中,基于VB編程語(yǔ)言結(jié)合FLUENT數(shù)值軟件編制了針對(duì)風(fēng)機(jī)模型的參數(shù)化數(shù)值建模平臺(tái),它的應(yīng)用大大簡(jiǎn)化了數(shù)值模擬過程中的幾何建模及網(wǎng)格劃分等計(jì)算前處理操作。對(duì)不同取值時(shí)的風(fēng)機(jī)葉片數(shù)、葉片出口安裝角及葉輪出口寬度等三個(gè)葉輪參數(shù)對(duì)應(yīng)的模型通過參數(shù)化平臺(tái)進(jìn)行模擬計(jì)算,對(duì)模擬得到的48組結(jié)果應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模并用遺傳優(yōu)化算法針對(duì)風(fēng)機(jī)全壓和效率進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化,對(duì)優(yōu)化后的葉輪參數(shù)進(jìn)行模擬計(jì)算以驗(yàn)證優(yōu)化結(jié)果。 研究表明利用參數(shù)化思想對(duì)數(shù)值計(jì)算軟件進(jìn)行二次開發(fā)是切實(shí)可行的,它能夠有效地提高研究人員的工作效率。葉輪參數(shù)單獨(dú)變化對(duì)風(fēng)機(jī)全壓與效率的影響表現(xiàn)在:葉片數(shù)在設(shè)計(jì)值12片附近變動(dòng)時(shí),風(fēng)機(jī)全壓隨葉片數(shù)增加而增加,效率雖然也呈增加趨勢(shì),但在葉片數(shù)大于11片后趨于平緩;葉片出口安裝角在原參數(shù)45°附近時(shí)風(fēng)機(jī)全壓與效率都能達(dá)到較高數(shù)值;葉輪出口寬度在18.3cm至19.8cm范圍時(shí),風(fēng)機(jī)全壓與效率優(yōu)于原始葉輪模型。最終優(yōu)化得到葉片數(shù)、葉片出口安裝角和葉輪出口寬度值分別為13片、44.6°及20.25cm。對(duì)優(yōu)化后的參數(shù)模型進(jìn)行模擬,結(jié)果表明,在原風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)流量值附近區(qū)域,全壓與效率都有明顯提高,二者比優(yōu)化前模型分別提高2.12%和0.67%,并且葉輪與蝸殼內(nèi)的速度分布也得到改善,達(dá)到了預(yù)定的優(yōu)化目的。
【圖文】：

蝸殼寬度沿軸向掃略，進(jìn)而生成蝸殼實(shí)體；葉片部分建模：根據(jù)翼型葉片的設(shè)計(jì)尺寸在 GAMBIT 中做出各翼型特征點(diǎn)，再以 NURBS（非統(tǒng)一有理樣條曲線）方式進(jìn)行擬合連接成閉合區(qū)域平面，進(jìn)而生成實(shí)體，再將單個(gè)的葉片繞軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)復(fù)制以生成葉片陣列；集流器部分建模：由于其軸對(duì)稱性，根據(jù)相關(guān)尺寸先做出集流器側(cè)面母線的控制點(diǎn)，再連接曲線，最后再繞軸線旋轉(zhuǎn)生成幾何實(shí)體；葉輪體的建模：風(fēng)機(jī)葉輪也是一個(gè)完全軸對(duì)稱的結(jié)構(gòu)，葉輪前蓋板為弧形曲面，建模時(shí)先將葉輪子午面上的葉輪前后蓋板曲線做出，連接成平面，再繞軸線旋轉(zhuǎn)成體。因?qū)嶋H蓋板材料厚度極薄，故在實(shí)體建模時(shí)忽略其材質(zhì)厚度，即在保證葉輪流道尺寸精確度的情況下，將微小的前后蓋板厚度所占居的空間歸于蝸殼體中；其余部分幾何體的建模：在建好以上幾部分主要的實(shí)體后，還需要做出簡(jiǎn)易防渦圈和輪轂體，并以集流器進(jìn)口直徑做出 1m 長(zhǎng)的進(jìn)口管。在蝸殼出口處，按實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)布置做出一個(gè)由矩形截面到圓形截面過渡的錐形接頭，再?gòu)膱A截面上拉伸出 1m 長(zhǎng)的出口管。各部分幾何體分別建模后，還要生成風(fēng)機(jī)實(shí)體模型，，即將其按一定的邏輯順序進(jìn)行組裝，圖 2-2 給出了組裝前后的風(fēng)機(jī)幾何模型。

進(jìn)出口管的影響際的風(fēng)機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中，進(jìn)出口數(shù)據(jù)如壓力等值的測(cè)量位置均在距一段距離的圓筒形風(fēng)道上，為了更真實(shí)的模擬出風(fēng)機(jī)平臺(tái)的流動(dòng)風(fēng)機(jī)物理模型的建模時(shí)，分別加入了一定長(zhǎng)度的進(jìn)口管段和出口口段為例，考查引入進(jìn)口管段對(duì)計(jì)算流場(chǎng)帶來的影響。計(jì)算時(shí)離邊界設(shè)置為速度入口，而一般給定入口速度時(shí)只給出一個(gè)恒定數(shù)置對(duì)實(shí)際進(jìn)口管入口是合適的，但如果忽略了進(jìn)口長(zhǎng)管，直接給一個(gè)垂直于入口截面的恒定速度則不符合實(shí)際情況，因?yàn)闅饬髟诘竭_(dá)集流器入口截面時(shí)，截面上的速度分布已經(jīng)變得不均勻，此度近似于層流下的拋物線分布。對(duì)引入進(jìn)口管段的模型進(jìn)行模擬向剖面的速度分布如圖 2-3 所示。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號(hào)】：TH432

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2578475