仿鸮翼叶片对轴流风机气动噪声特性的影响研究

基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采用鸮翼的厚度分布进行轴流风机叶片的仿生设计。采用大涡模拟方法结合声类比FW-H方程的求解,对轴流风机的气动性能和噪声进行了数值模拟计算,并与原型风机性能进行比较,揭示了仿生叶片对轴流风机气动性能和噪声的影响。研究结果表明:仿生翼型既能保证轴流风机的气动性能,又能在一定程度上降低轴流风机的气动噪声。仿鸮翼叶片特殊的厚度分布有效降低了叶片表面的非定常压力作用和叶片表面的声压脉动强度。从获得的轴流风机的气动噪声频谱图可以看出:采用仿鸮翼叶片能够降低轴流风机中低频区域的宽频段噪声和离散噪声。     

低压轴流风机设计参数对紊流噪声的影响

低压轴流风机的噪声主要包括紊流噪声和旋转噪声两部分,其中通过合理的安排轴流风机叶片的分布形态和叶片数目等手段可以有效的控制轴流风机的旋转噪声,低压轴流风机的主要声源即为紊流噪声声源。在适度的设计参数变化范围内讨论其对噪声的影响。研究低压轴流风机的设计参数与优化模型,探讨分析其参数对紊流噪声所具有的影响,从而降低低压轴流风机的噪声。     

轴流风机扰流体对气动声辐射特性影响的研究

根据轴流叶轮空间扰流体影响轴流风机气动特性的现状,通过试验研究了轴流叶轮上游扰流体、下流障碍物及叶尖外环对轴流风机气动声辐射特性的影响,分析了其声辐射规律,为有效地控制和合理地设计低噪声轴流风机提供了科学依据。     

轴流风机叶片轻量化及耐磨性研究

轴流风机叶片作为风机最重要的部件,其轻量化和耐磨性也逐渐成为重要的研究方向。本文根据某项目轴流风机的设计要求,重点从选材、成型工艺、强度计算等方面对轴流风机叶片的轻量化和耐磨性综合地进行了研究。研究结果表明:采用铝合金或碳纤维复合材料,通过一定的工艺制备的叶片可以达到轻量化和耐磨性的要求。从有限元计算结果来看,两种材料制备的叶片均可满足项目设计要求。     

大型轴流风机叶轮双铰接零弯矩结构的设计

分析了大型轴流风机叶轮结构存在叶根产生较大弯矩的缺陷。通过研究直升机旋翼的联接结构，设计了一种轴流风机叶轮的新型双铰接结构，该结构使主要受力自动平衡抵消，大幅降低了叶轮叶根弯矩产生的应力，提高了结构的可靠性。利用该设计技术制造了9.75m直径的样机并进行试验，样机通过了试验测试，运行平稳可靠。     

采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究

为提升轴流风机的气动性能,受到具有良好滑行飞行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,本文研究通过提取海鸥翅膀特定截面位置处的翼型结构应用于轴流风机的叶片设计中,考察了叶片仿生设计对空调器用轴流风机气动性能的影响。首先采用数值计算方法求解定常流动雷诺时均Navier-Stokes方程,对仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动性能及其内部流场进行分析,然后采用大涡模拟方法和FW-H声类比方法对轴流风机的气动噪声进行数值预测。结果表明：在相同的设计转速下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动效率提高了3.1%;在相同风量条件下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的噪声相比于原型风机降低了约1.0dB(A)。采用仿海鸥翼型叶片,风机叶片表面的静压分布均匀,叶片中段的压力脉动明显减少。同时,在风机进口轮毂处和叶顶区域,流动分离被抑制,叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性相对减弱,这就有效提升了轴流风机的气动性能。     

轴流风机的最佳设计

依照相似原理和现有不同类型轴流风机的试验数据,推论出轴流风机主要参数之间的最佳结合,从而为轴流风机的设计提供一种最佳的设计方法。     

等环量级轴流风机的相似和准相似设计方法

对等环量流型轴流风机的准相似设计(内径或外径不按几何相似设计)方法进行了研究,导出了相似和准相似设计性能换算的通用公式。从而可以利用少量的性能优良的模型级,扩大轴流风机的气动性能参数范围,满足工程上各种参数的要求,并实现性能优化设计。     

轴流风机的优化设计研究

在轴流风机参数设计的基础上,利用三维建模软件Creo2.0和ANSYS模拟软件对风机运行最高效率以及流场空间速度场进行了计算和模拟分析,研究改善了轴流风机的运行环境以及运行效率,为风机的优化提供了可靠依据。     

喷雾机轴流风机研制

根据喷雾机轴流风机的特点，运用空气射流特性理论，首次提出并采用“轴向速度系数”设计法。该设计法比孤立翼型法所设计的轴流风机直径缩小10～19％，体积小，材料省，风机性能优良，提高了喷雾机喷射性能和效率。该法在设计方法上有所创新，是设计喷雾机轴流风机的好方法。该项目完成了FZ－450、FZ－580、FZ－760和FZ—900四种基本型轴流风机的研制，每种基本型有三种叶片安装角和三种转速，组成三十六种具有不同性能参数的轴流风机，风量从2．8～17m‘八，轴功率从1．5～23Ps，效率均在80％以上，形成我国农用轴流风机第一个系列，…     

矿用局部轴流通风机与电机壳体一体化结构的设计及应用

通过对传统矿用局部轴流通风机壳体结构的改进,实现了与电机壳体的一体化,对提高轴流风机的效率、降低电机的温升和减少风机的制造成本,做了一些有益的探讨。     

煤矿用对旋式局部通风机的若干问题

提出对旋式局部通风机具有高效率、低噪声、高风压、大风量性能特性的说法是不符合实际的宣传.分析了开发设计者的包装方法,并对轴流式通风机与对旋式局部通风机作了比较和试验研究.     

后置导叶式轴流通风机内部流场数值模拟及性能预测

以后置导叶型轴流通风机为模型，采用CFD方法对风机内部流场进行数值模拟，揭示了其内部流场的基本特征，进行了性能预测；并与其气动性能进行了对比分析。结果表明：采用CFD方法进行性能预测有较高的精度和可靠性，同时可为内部流动优化提供依据。     

斜流式通风机的研究现状与发展趋势

随着人们对风机大流量、高压力的需求,以及加工技术的进步、风机设计方法的发展和计算机技术的发展,斜流风机得到了日益广泛的应用。在分析各种形式斜流风机特点的基础上,详细综述了国内外斜流风机的研究进展,得出了当前斜流风机的研究热点和难点,并对斜流风机的发展方向进行了展望。     

集流器形式对轴流式风机性能影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了不同结构形式集流器对大型轴流式风机性能的影响.计算得到了风机压升和效率随流量变化的性能曲线,对比分析了不同结构形式集流器对风机性能影响的原因,为合理设计与选择集流器形式改善风机性能提供了依据.     

轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响

对某型号对旋轴流通风机进行试验研究,获得3种轴向间隙下风机的轴功率曲线 . 采用计算流体力学(CFD)的方法,对不同工况下风机内流场进行数值模拟研究,得到不同轴向间隙下的叶片表面压力系数增量曲线根据试验和模拟结果,详细分析轴向问隙对叶片做功能力的影响.发现了轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响规律. 为对旋风机设计提供有...     

矿用轴流通风机叶片三维几何模型反求重构

通风机叶片形状是影响通风机气动性能的关键因素,为了引进和吸收先进的矿用轴流通风机叶片设计技术,采用反求技术对其三维几何模型进行反求重构.首先,根据通风机叶片设计特点规划测量路径,应用三坐标测量机(CMM)对矿用轴流通风机叶片表面曲面进行测量,提取通风机叶片表面曲面的三维点云数据.然后,在反求软件UG中,利用最小二乘拟合曲线检查法对所提取的点云数据进行异常点的剔除,运用弦高-夹角综合法进行点云数据的精简.最后,采用非均匀有理B样条(NURBS)对各截面数据点进行曲线拟合,并使用通过曲线组生成曲面的方法重构了矿用轴流通风机叶片的三维几何模型,这对矿用轴流通风机计算流体力学模拟和叶片优化设计具有重要意义.     

叶轮结构对离心风机流动特性及性能影响的研究现状

通过回顾近年来国内外对叶轮性能的研究现状,结合叶轮结构形式及参数对离心风机不同方面的影响,得出离心风机叶轮内的损失主要是叶道内沿程摩擦损失,叶片上边界层分离,叶轮径向出口速度分布不均匀引起的尾迹流,轴向涡流,叶道进口冲击损失等。并指出今后的研究应以试验研究与采用CFD相结合的方法,在风机设计时考虑上述影响因素,从而降低叶轮内损失,提高离心风机性能。     

A numerical investigation of flow and performance characteristics of a small propeller fan using viscous flow calculations

The present work is aimed at investigating an unusual variation in flow and performance characteristics of a small propeller fan at low flow rates. A performance test of the fan showed dual performance characteristics, i.e., radial type characteristics at low flow rates and axial type at high flow rates. Dual performance characteristics of the fan are numerically investigated using viscous flow calculations. The Finite Volume Method is used to solve the continuity and Navier-Stokes equations in the flow domain around a fan. The performance parameters and the circumferentially averaged velocity components obtained from the calculations are compared with the experimental results. Numerical values of the performance parameters show good agreement with the measured values. The calculation simulates the steep variations of performance parameters at low flow rates and shows the difference in the flow structure between high and low flow rates. At a low flow coefficient of ϕ=0.2, the flow enters the fan in an axial direction and is discharged radially outward at its tip, which is much like the flow characteristics of a centrifugal fan. The centrifugal effect at low flow rates makes a significant difference in performance characteristics of the fan. As the inlet flow rate increases, flow around the fan changes into the mixed type at ϕ=0.24 and the axial discharge at ϕ=0.4.     

S型叶片可逆式轴流风机的全三维优化设计

可逆风机在正向与反向送风时,都希望具有良好的气动性能。由于几何形状完全对称,S型叶片是可逆风机中比较理想的叶片。以NACA4数字系列叶型的前半部分为雏形,构造出气动性能良好的S型叶片。用三维雷诺平均Navier Stokes方程的计算流体力学方法,将叶型参数、扭转角和安装角作为设计参数,应用正交优化方法,对S型叶片的可逆式轴流风机通流部分进行优化设计,在满足风量、风压要求的前提下,获得最高的流动效率,取得了良好的设计效果。