螺杆空压机用多翼离心风机气动性能改进

为研究多翼离心风机原型机出口风速均匀性差机理,采用CFD数值模拟技术,计算风机内部气动性能及出口风速分布规律,并通过实验验证了计算模型和计算方法的准确性。计算结果显示该风机存在内部流场紊乱、叶道内涡旋多且蜗舌处回流严重等问题,最终造成风机出口均匀性差。在保证安装接口一致的前提下,通过优化风机进口集流器、叶片结构、叶片数量、蜗壳型线及扩压器等参数,改善了进气流道以及风扇与蜗壳匹配性,有效提升风机内部气动性能,消除涡流和回流现象。同时在扩压器进气口处增加整流破涡设计,进一步改善风机出口均匀性。实验结果表明:风机出口风速差值由10m/s降低至3m/s。     

分段流道弧板及其冲压模的改进

在多级离心鼓风机中,为了把扩压器中出来的气流引入下一级,在其后面设有弯道和回流器。我公司生产的焊接结构的离心风机,其机壳、回流器采用整体焊接水平中分结构。该结构设计先进,质量轻,结构简单,安装、操作、维护方便。为了改善气流的流动性能,减少流道的损失,提高风机的整机效率,在气流通过的弯道处焊接弧板,将流道圆滑设计,以提高气体的整体流动性。如图1所示。     

回流器出口角对离心风机叶轮性能的影响研究

基于离心风机叶轮的设计理论,根据叶轮叶片进口角、叶片进口气流角与回流器叶片出口角三者之间的关系,对比分析了不同参数的回流器叶片出口角对叶轮结构设计及叶轮性能的影响。结果发现,在相同工况下,当回流器叶片出口角为90°时,叶轮叶片最佳进口角最大,叶轮全压与功率也最大,当回流器叶片出口角小于90°时,叶轮全压及功率下降,但叶轮叶片最佳进口角增大。对于初始气流角过小的叶轮,回流器叶片出口角的减小,有助于使叶轮流道分布更加合理,从而获得更好的流场。本文对多级离心通风机的系列化设计具有参考价值。     

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。     

离心压缩机回流器叶片的优化设计

通过对回流器叶片参数化建模,使用CFD技术与人工神经网络以及遗传优化算法相结合的方法,对离心式压缩机基本级D-ARV回流器叶片型线进行了优化设计。优化后回流器叶片折转角变小,叶片厚度减小,叶片呈现三元结构。研究结果表明:优化后的回流器三元叶片有效减少了回流器流道内部的流动损失,提高了静压恢复系数并且改善了回流器流道内部的气流分布均匀性。三元回流器叶片在变工况条件下能显著提高离心式压缩机基本级的整级气动性能,整级多变效率η_(pol)在流量系数φ_1为0.026时提高了2.32%。     

多级离心压缩机级间弯道与回流器内流动的数值研究

对某型多级离心压缩机的气动性能进行了CFD数值研究,计算方法基于Jameson格式,湍流模型选择BaldwinLomax模型.对弯道与回流器等多级压缩机级间的静止部件内的气动特点进行研究,旨在揭示气流经弯道与回流器后气动参数的变化特征.结果表明,不同位置的弯道对流动的影响是截然不同的.由于这些静止部件对流体的扰动,使次级动叶的进口来流工况点偏离设计值,易于造成对整机气动性能的下降.因此多级压缩机的动叶设计应对来流的不均匀性加以充分考虑.     

进口速度畸变对轴流风机性能影响的全周数值研究

采用全通道数值模拟方法,通过设置周向角度相同、径向位置不同的速度畸变区域,分析了畸变条件下低压轴流风机性能及流场的变化规律。计算结果表明,该方法可以清晰描述流场参数的分布情况,设置的进口速度畸变方式会使风机效率降低,静压升变大,转子进口相对气流角分布与叶型极不匹配,造成进口冲角绝对值较大,叶栅通道内的流动恶化,流动损失增加,并且风机出口的压力沿周向分布的不均匀性增强。     

对旋轴流风机结构尺寸参数对气动性能的影响

针对FBD No. 8.0矿用对旋轴流风机内部流场不稳定、压力损失较大等问题,对风机内部的集流器和整流罩的几何尺寸参数进行了优化研究。首先,选择集流器入口直径、长度和整流罩的两段水平长度作为正交试验因素,全压效率为试验的评价指标,探究集流器和整流罩的共同作用对风机气动性能的影响;然后,根据L₉（3⁴）的正交试验表,设计了9种试验方案,并进行了数值计算;最后,采用极差分析的方法,得出了几何参数对风机效率的主次影响顺序,确定了对旋轴流风机最优的尺寸参数组合。研究结果表明:相比于原型风机,优化后的对旋轴流风机在流量点750 m³/min时,全压和效率分别提高了2.64%和1.74%;在全流量工况下,全压和效率平均提高了2.12%和2.31%;同时,优化后的风机能够有效缓解入口处的涡团现象,降低风筒前端内部的压力差值,改善进气情况,减小叶片表面的涡量,提高风机的性能。     

高低温循环对二级增压系统性能影响研究

采用一维模拟计算方法,针对级间中冷高低温循环,进行了二级增压系统性能研究。研究结果表明:二级增压压力一定时,中冷器出口温度越高,中冷器压降越大;高压级压气机进口总压一定时,二级增压总压比随中冷器出口温度的上升而下降;中冷器出口温度并不影响低压级压气机效率,而对高压级压气机效率的影响还与其进口总压有关;二级增压系统总效率同时受中冷器出口温度和高压级压气机进口总压的影响。     

箱式无蜗壳风机箱体的优化设计

为提高箱式无蜗壳风机出口静压,采用计算流体动力学方法对不同箱体结构参数下的风机性能进行数值模拟研究,分析箱体内部产生流动损失的主要原因,同时确定箱体的最佳结构参数。研究表明:在设计箱式无蜗壳风机时,箱体最佳宽度为1.8倍叶轮外径,箱体出口面边长应大于0.7倍的箱体宽度,箱体轴向长度加长可避免出口面出现由射流卷吸导致的回流。     

高压水射流切割粘釜物的实验分析

为研究不同高压射流参数作用下粘釜物的切割清除效果,开展了粘釜物的高压水射流切割清除实验研究。实验以切割深度及切割宽度为衡量目标,研究了入射角、靶距、横移速度和出口压力4个射流参数对切割清除效果的影响,通过正交实验实现了射流参数的优化。结果表明:切割深度和宽度均随出口压力增加而增大,随横移速度增加而减小;而靶距接近初始段长度,入射角度为30°时切割深度及宽度达到最大值;正交实验表明,射流参数对切割深度的影响效果顺序依次为横移速度、入射角、出口压力、靶距;当前工况的最佳射流参数组合为:横移速度7.5 mm/s,入射角30°,出口压力值120 MPa,靶距15 mm。研究结果为工业现场清釜作业提供了实验依据及技术支持。     

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。     

纵轴流风筛式清选装置多因素试验研究

为了改善纵轴流水稻收获机清选装置的清选性能,在自行研制了纵轴流风筛式清选装置试验台的基础上进行正交旋转试验研究,分析了清选装置的曲柄转速、离心风机转速、离心风机倾角三个参数对功耗、含杂率、损失率的影响.利用各性能指标的回归方程,采用主目标函数法,用MATLAB进行优化求解,综合评定后得到优化参数为:曲柄转速为235r/min,离心风机转速为764r/min,风机倾角为28°,通过验证试验后,所得到的性能指标均满足要求.通过研究,可为清选装置的设计、制造和使用提供可借鉴的依据.     

Numerical Study of Aeroacoustic Sound on Performance of Bladeless Fan

Aeroacoustic performance of fans is essential due to their widespread application. Therefore, the original aim of this paper is to evaluate the generated noise owing to different geometric parameters. In current study, effect of five geometric parameters was investigated on well performance of a Bladeless fan. Airflow through this fan was analyzed simulating a Bladeless fan within a 2 m×2m×4 m room. Analysis of the flow field inside the fan and evaluating its performance were obtained by solving conservations of mass and momentum equations for aerodynamic investigations and FW-H noise equations for aeroacoustic analysis. In order to design Bladeless fan Eppler 473 airfoil profile was used as the cross section of this fan. Five distinct parameters, namely height of cross section of the fan, outlet angle of the flow relative to the fan axis, thickness of airflow outlet slit, hydraulic diameter and aspect ratio for circular and quadratic cross sections were considered. Validating acoustic code results, we compared numerical solution of FW-H noise equations for NACA0012 with experimental results. FW-H model was selected to predict the noise generated by the Bladeless fan as the numerical results indicated a good agreement with experimental ones for NACA0012. To validate 3-D numerical results, the experimental results of a round jet showed good agreement with those simulation data. In order to indicate the effect of each mentioned parameter on the fan performance, SPL and OASPL diagrams were illustrated.     

用于轴流风机的轴流叶轮气动性能试验研究

参照GB/T 1236—2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》,对同一台轴流风机的5种轴流叶轮分别进行了气动性能试验,通过对比5种轴流风机的气动性能试验数据进行分析,研究了单级轴流叶轮的叶片角度和叶片数对其性能参数的影响,得出了全压、风量、效率随叶片角度和叶片数改变的变化规律,试验结果表明:在最高效率工况条件下,首先对比相同叶片角度,不同叶片数的第一组试验系列,得出叶片数Z=6时,风量最大,功率最小。然后在相同叶片数,不同叶片角度的第二组试验系列,得出Z=6,β=38°时,风量最大,全压最大,功率最大,全压效率居中,因此得出应用于新型轴流式灭火风机的轴流叶轮最佳叶片数和叶片角度的组合。     

中比转速离心泵无过载优化设计

对D450-60-10型中比转速离心泵进行无过载优化设计,原始方案采用模型换算法设计模型泵进行试验并换算得到原型泵性能,同时利用Fluent模拟得到模型泵和原型泵性能,对泵性能分析后提出基于叶片出口角、叶轮出口直径和叶轮出口宽度等结构参数的3种原型泵优化方案。结果表明:当叶片出口角β2=10°时,与β2=15°相比,功率曲线的拐点更接近额定工况点,且最大功率下降了6.78%,但会牺牲部分扬程;3种优化方案下离心泵都达到了无过载的要求,功率备用系数K均小于1.2;最佳方案(叶轮出口直径D2=0.49m,叶轮出口宽度b2=0.03m,叶片出口角β2=10°)的功率备用系数最低,为1.09,与原始方案相比,扬程和效率分别提高了6.94%、1.95%,为中比转速离心泵无过载设计提供了参考。     

收缩形预旋喷嘴流场的实验研究

采用实验的方法,在一个不包含转动件的静腔系统中,对预旋进气角度为30°的收缩喷嘴和预旋进气角度分别为30°,25°,20°的非收缩预旋喷嘴特性进行研究,得到了喷嘴收缩和预旋角度对预旋喷嘴出口流场的影响。实验结果表明,相对于非收缩喷嘴,收缩喷嘴可以提高出气全速度,降低出气全速度不均匀系数,提高周向出气速度,这有利于冷却效率的提高;预旋角度的减小也有利于提高冷却效率。     

双吸多翼离心风机进口集流器偏心安装的试验研究

以中央空调末端装置中广泛使用的双吸前向多翼离心风机为研究对象,试验研究了集流器偏心安装对风机性能与噪声的影响。研究结果表明:合适的集流器偏心安装位置有利于提高风机在不同工作转速下的性能。当偏距比ε=0.067、偏心角θ=180°时,可使风机具有较好的综合性能,而偏距比ε=0.067、偏心角θ=30°的方案更有利于改善风机的噪声特性,气动性能也略有提高。     

喷水减温阀离心喷嘴雾化性能的优化研究

为了探索喷水减温阀喷嘴结构参数变化对其雾化效果的影响,优化喷嘴结构参数,根据Fluent软件VOF模块对喷水减温调节阀的离心喷嘴进行气-液两相仿真分析。以喷嘴出口直径、旋流槽倾斜角、旋流室收缩角作为优化因素,以雾化锥角、流量系数作为雾化性能的评价指标,进行正交实验设计。基于响应面法建立雾化锥角和流量系数的代理模型,再运用粒子群优化算法对代理模型进行寻优,得到一个最优结构参数。结果表明:当出口直径为2.55 mm,旋流槽角度为40°,旋流室角度为110°时,雾化性能得到最优,雾化锥角比原模型增大17.7％,流量系数增大32.53％,为喷嘴的设计提供了一个新的方案。     

动车组牵引变压器冷却风机气动噪声特性的试验和仿真分析

为研究动车组牵引变压器冷却风机的气动噪声特性,针对某型冷却风机进行气动噪声试验,得到在不同测点处的声压级和频谱特性。同时,针对该型风机建立仿真模型,模型中考虑电动机、支架等实际结构,结合计算流体力学方法和Lighthill声学比拟理论,对冷却风机的非定常流动特性和远场声场进行数值仿真,与试验数据进行对比。结果表明,通过大涡模拟得到的冷却风机噪声主要阶次与试验具有较好的一致性;在基于风机侧面评价点声压功率谱密度所估算声功率贡献量中,宽频带噪声占比为74.76%,是后续减振降噪的重点;阶次噪声占比为25.24%,结合仿真分析发现,阶次的主要来源为进风口动叶轮和出风口动叶轮处气流脉动压力所形成的偶极子声源,其中进风口第33阶次和出风口第10阶次最为重要。所得分析结果可为该型风机的气动性能和气动噪声的改进提供切实可行的参考依据。