基于RANS模型的不同边界条件风机三维流场模型应用研究

为了更加真实地分析风机流场，并缩短数值计算时间，分别建立不同参数（尺寸、转速）的轴流风机的三维流场模型，基于RANS模型中的Realizable k-ε模型，分别采用速度边界、Fan边界、3D Fan zone 3种边界条件对风机内部流场、射流通风流场进行稳态计算，并将计算结果与文献中风机试验数据进行了对比验证。为了进一步验证风机内部流场模拟结果的准确性，对1台SF3-4轴流式风机进行性能测试，结果表明：采用3D Fan zone和Fan边界条件计算内部流场的气动性能数据与试验值最接近，平均误差分别为1.59%和4.42%，但要求的网格数较多，计算时间长，而采用速度边界条件虽平均误差为10.3%，要求的网格数较少且计算时间短。在模拟风机射流通风流场时，采用3D Fan zone与Fan边界条件能实现流场边缘处的微小尺度旋流及流场各处的温度变化，而采用速度边界条件虽能实现流场中心处的大尺度射流，但无法实现流场其他位置的流动、传热现象；3种边界条件的计算结果都与风机内部流场的实际性能参数吻合度高，研究结果可为风机流场研究提供参考。     

离心风机叶片斜切的计算与试验研究

叶片进口端斜切可以改善离心叶轮进口流动,提高风机性能。本文采用采用数值仿真对斜切前后风机内部流场进行了分析,揭示了斜切处理对风机性能的影响。样机试验表明叶片斜切能够对风机性能产生有效的改善作用,对离心风机节能改进具有较高的应用价值。     

不同进口角度面板对贯流风幕机内流与噪声特性的影响

针对风幕机用贯流风机的降噪问题,采用了数值模拟与噪声试验结合的方法对其进行研究。将风机气动噪声作为优化目标,通过调整贯流风机进口面板的结构参数,改善贯流风机内部流动特性,达到降低气动噪声的目的。对4种不同进口面板结构的贯流风机,建立了三维CFD模型,模拟内部流动,分析其内流特性变化。在消声室进行噪声试验、在设计工况下,测试不同进口面板风机噪声,分析噪声频谱特性,探究进口面板改变所导致的内流与噪声频谱特性之间的关系。研究结果表明,在特定转速下,进口结构参数的改变会影响贯流风机进口回流涡的强度和范围,从而影响气动性能与噪声。模型B气动性能提升,流量提升1.5%,全压提升3%。模型C降噪效果明显,噪声降低3.3 dB(A)。     

新一代核级离心通风机气动设计与数值优化

本文采用离心通风机现代气动设计方法,选用效率高、噪声低的后弯叶轮,对核级风机进行初步设计并对风机内部流场进行三维数值模拟。通过分析风机全压、效率及内部流场,分别对风机叶片数目、叶片进口角、进口加速系数等参数进行优化,优化后风机效率达到87.74%,全压5 328.6Pa,符合设计要求。样机的性能测试结果表明,在设计工况下,离心风机的效率可达87%以上,数值模拟与试验结果符合,所设计的离心通风机效率、全压符合实际核电站大气安全壳内通风系统的使用要求。     

离心通风机内部流场的数值分析

针对离心通风机内部流动损失大、效率低的问题,利用有限元软件对风机内部流场规律进行了研究。首先以风机ME103为例进行了进气试验测试,确定了FLUENT流体仿真所需的边界条件,运用UG软件建立了风机的三维流道模型,用ICEM软件进行了网格划分,经FLUENT解算得到了ME103内部流场的三维数值模拟结果;然后将ME103仿真流场的出口速度与试验数据进行了对比,得到了两者基本吻合的结果,验证了数值分析结果的可靠性;最后通过对工况流量与非工况流量下离心通风机内部仿真流场的分析,获得了风机内部流场的规律,提出了该风机性能优化的方案。研究结果表明:将进气试验测试与数值分析结合的研究方法,可以进一步阐述风机内部流场的特性,为同系列高效离心通风机设计及制造提供指导。     

进气箱对离心风机性能影响的研究

针对某离心风机有无进气箱两种结构形式,建立了两种计算模型,利用CFX软件对两种模型进行数值模拟,研究其内部三维流场特性,基于数值模拟结果分析了进气箱对离心风机的性能影响。数值模拟结果表明:加进气箱后,离心风机的全开流量与压力有所降低,缩短了有效工作区域;在风机内部叶轮进口处产生涡旋现象,堵塞了叶轮流道,使风机的效率和压力降低。数值模拟结果与实验测试值对比是比较吻合。     

叶片进口安装角对多翼离心风机噪声的影响

应用数值模拟的方法,分别对多翼离心风机进行了稳态、非稳态及声学计算,并进一步研究了叶片进口安装角对多翼离心风机性能和噪声的影响,获得了风机在设计流量下的性能、蜗舌处压力脉动及风机进口噪声随叶片进口安装角的变化规律。最后,在对数值结果分析的基础上,获得了提高风机性能及降低风机噪声的最佳叶片进口安装角。     

不同计算方法在轴流式风机数值模拟中的应用

基于MRF定常计算和SM非定常计算方法,对某轴流式风机进行了设计工况下的数值模拟。讨论了不同计算方法边界条件设置和收敛性判定的区别,分析了计算方法对风机全压效率的影响,研究了风机内部流场动静交界面上的静压分布、50%叶高截面静压和速度分布、叶片表面压力分布和叶轮出口动压分布等参数。数值结果表明,定常计算结果和非定常计算结果具有相同的变化趋势,但是存在一定的差异,这主要是由于定常计算没有考虑风机内部流动的非定常效应造成的;非定常计算能够更好地模拟动静交界区域的流动,比采用定常计算具有更好的数值结果。     

进口流场畸变对离心风机性能影响机理研究

由于空间结构限制,离心风机进口导管通常呈现复杂的弯曲几何构型,导致风机进口流场为显著畸变状态。为研究进口流场畸变对于风机性能的影响,针对某环卫车辆清扫系统的离心风机开展不同进口导管构型的性能与流动机理研究。首先,建立了风机数值仿真模型并采用现有机型实测性能对该模型进行验证;其次,采用ANSYS-CFX三维流场仿真软件对该风机性能进行预测,并进行详细流场分析。结果表明,进口导管构型对于风机叶轮性能具有显著影响:弯管构型导致进口相对气流角增大,风机最高效率点向小流量偏移。同时,流场分析显示,弯管进口构型在叶轮进口形成显著的周向流场畸变,使得弯管内侧流道出现大范围回流现象,进而导致叶轮效率降低。该研究为非直进口构型的风机优化设计提供了理论基础。     

多翼离心风机噪声分析的试验及数值研究

通过传声器搭建的压力脉动测试系统,测量了某多翼离心风机蜗壳壁面一周的压力脉动值及风机进口的噪声频谱,并结合FLUENT计算分析风机内部的流场,分析得出所研究多翼风机的噪声主要以涡流噪声为主,同时旋转噪声也是不容忽视的一部分,最后为该多翼风机提出了降噪的改进方案。     

集流器结构对多翼离心风机性能的影响

采用CFD方法对3种采用不同结构型式集流器的风机进行整机模拟计算,以考察集流器型式的变化对柜式空调用多翼离心风机内部流场以及风机整体性能的影响。第一种为出口截面直径小于叶轮内径的收敛型集流器,第二种为出口截面直径大于叶轮内径的收敛型集流器,第三种为出口截面直径大于叶轮内径的渐扩型集流器。研究表明,第一种集流器有助于提高叶轮对气流的利用率,并减小蜗壳内部侧的泄漏气流对主气流流动状态的影响;第三种集流器则有助于减小其背部的涡流区域;综合考虑上述因素,采用第二种集流器的风机具有最优性能。     

轴流引风机进气箱不同配置的性能比较

对大型电站动叶可调轴流引风机进气箱内部三维流场进行了数值模拟,比较了进气箱几种不同配置时进气箱出口压力损失和速度分布,分析了内部流动损失的原因,计算结果为进气箱结构的优化设计提供了参考.通过与实验结果比较,计算结果验证了数值计算的精度.     

对旋式轴流风机的轮毂结构优化设计研究

结合对旋式轴流风机的结构特点，在流动不可压、等环量流型及进出口流速为轴向的假设下，通过基元平面叶栅理论，建立了对旋式轴流风机的优化模型，用混合罚函数法求解 化结果，实例表明，优化结果能为选择设计合理的对旋式轴流风机轮毂参数提供依据。     

贯流风机流场模拟与性能分析

利用计算流体力学(CFD)软件STAR-CD对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟,研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响,分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系,从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律。同时,还将模拟计算结果与试验结果进行了比较,比较结果表明数值模拟的结果与试验结果基本吻合。     

PERFORMANCE IMPROVEMENT OF CENTRIFUGAL FAN BY MEANS OF NUMERICAL SIMULATION

Numerical simulation is used to investigate the flow field in a model centrifugal fan for steam power stations in order to improve the performance. During testing the model fan, it is found that the efficiency is only 62.5% with inlet box, without it the efficiency is 83%. In addition, the strong vibration of test rig is observed with inlet box. It would be highly desirable if the aerodynamics of the fan could be studied. Therefore, numerical simulation is carried out to investigate the internal flow characteristics of a model fan with inlet box. The results from CFD analysis show that the whole region of the inlet box is occupied by a spiral vortex rotating inversely as the rotor's direction, which significantly affect the most flow region inside the fan. For this reason, a dummy plate is arranged in the inlet box to impede the generation of the spiral vortex, the results from CFD after the reform demonstrate that the modification is quiet effective, the former large spiral vertex has been destroyed effectively, the large one is superseded in favor of two small vortexes. However, two small vortexes have little effect on the inner flow of the rotor and the following parts. Finally, the efficiency of the model fan is improved by the test and the strong vibration of the test rig disappears. This type of modification has been used in steam power stations, the fan efficiency raises to 84% successfully.     

Optimum design of a heat-exchanger-fan casing of clothes dryer using the taguchi method

This study is carried out to get the high flowrate of a heat-exchanger (HE) fan through an optimum condition of a fan casing. The control factors in the present study are the orifice inlet diameter, the orifice inlet clearance, the cut-off angle, and the cut-off clearance. The goal of this study is to select the best combination of each control factor of the HE fan casing with a minimum variability and to obtain a linear relationship between the flowrate and the number of revolution. Thus, the parameter design of the Taguchi method is adopted for robust design by a dynamic characteristic analysis using orthogonal arrays and S/N ratios. The flowrate measurements are conducted by using a small-sized fan tester according to the orthogonal array L9 (3⁴). In the present study, the flowrate under an optimum condition having a set of <A2 B3 C3 D1> satisfies with the linear equation y=0.0039 · M as to the number of revolution, and the flowrate is improved by about 44.4 (%) as compared with the current condition.     

离心通风机叶轮进口的压力分布

基于流体预旋试验研究 ,对通风机叶轮进口无叶片环腔内的压力分布作了专题论述 ,为离心式叶轮内流理论 ,以及进口旋流和反向流的研究提供了理论依据 ,并得出了三项结论。     

双进气高效离心风机的设计优化

本文以对双进气离心式通风机进行优化设计为目标,以单进气离心风机模型、双进气叶片对齐离心风机模型及双进气叶片错位离心风机模型为研究对象,用CFX软件分析三个模型的流场分布,并计算其流量、全压和效率关系,研究其流场分布。本文提供了双进气离心风机基础设计。     

发动机冷却系统中流动与传热问题数值模拟进展

着重论述利用数值模拟技术研究发动机冷却系统中流动与传热问题的发展现状,包括水套单相流及气液两相流流动、流－固耦合传热、一维与三维联合模拟等该研究领域的热点内容。耦合系统之间联合分析的方法准确反映了发动机各部件之间的影响关系,这种分析方法是目前研究的重点,但其中仍存在一些问题。基于此状况提出改进办法：针对不同工况选用循环平均参数作为燃气侧传热边界条件;水套进出口的流动边界条件,在稳态工况下设为定值,在过渡工况下通过循环一维仿真计算确定;应采用整体耦合方法进行计算,计算模型应尽量完整,但可以进行适当的简化,并总结出模型简化的原则。