蜗壳与叶轮相对位置对多翼离心风机性能的影响

为探索蜗壳与叶轮轴向相对位置对多翼离心风机气动性能的影响,在保持其它参数不变的情况下,分别对仅改变蜗壳前端面与叶轮前盘间距、仅改变蜗壳后端面与叶轮后盘间距的改造风机进行数值计算,然后选取2个阶段中性能较好的方案进行组合从而确定最佳的蜗壳与叶轮轴向相对位置。研究结果表明:当叶轮出口宽度和蜗壳总宽度的相对值为0.81时其气动性能最佳,与原风机相比,效率提高了2.34%,静压提高了3.61%,噪声下降0.75 dB。     

改变叶轮与蜗壳相对安装位置对双吸多翼风机性能影响的试验研究

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,设计了叶轮与蜗壳安装位置可调的试验装置,试验研究了改变叶轮与蜗壳安装位置对风机性能的影响,并进行了初步的分析。研究结果表明:对于本文研究的风机,叶轮中心与蜗壳几何中心相重合的位置不是最佳位置,两者合适的相对安装位置能使风机在设计转速下风量提高6.08%,总效率提高2.4%,噪声降低0.8dB(A)。     

蜗壳开度对离心风机气动性能影响的研究

研究不同蜗壳开度对离心风机气动性能的影响。采用Pfleiderer机壳型线计算方法,通过改变x值来调节蜗壳的开度,然后数值模拟计算应用不同开度蜗壳的风机,通过对风机整体气动参数、机壳损失分布以及叶轮流场变化的分析来研究开度不同对风机气动性能的影响。数值模拟结果显示,设计机壳时所取蜗壳开度越大,风机流量越大,但其负面影响是全压和效率的下降。蜗壳开度的增加,改善了叶轮流道流动,使其出口更为均匀,掺混损失减小,但机壳表面积的增大带来更大的摩擦损失。机壳开度增加时叶轮内部流动情况的整体改善,是叶轮效率提高的主要原因,但摩擦损失的增加导致了整机效率的下降。     

偏心叶轮对多翼离心风机气动性能和噪声影响的数值研究

由于多翼离心风机结构及应用条件的特殊性,其设计不能完全采用工业风机的设计方法和经验参数。本文通过不同位置偏心叶轮方案的设计,研究多翼离心风机偏心叶轮的最佳安装位置。与原型风机相比,采用优化的偏心叶轮设计方案,风机流量增加了1.43m3/min,效率提高了2.52%,噪声下降了1.2d B。通过对风机流场和声场的数值分析,指出偏心叶轮可以有效减小叶轮部分叶道内的旋涡,改善由于多翼离心风机强前弯叶片所导致的流道内的流动阻塞,使叶轮的部分通道内的进气状态得到改善,减少叶道内的流动分离,从而有效提高风机效率,降低风机噪声。     

蜗舌深度对离心风机气动性能和噪声影响研究

针对新风空调离心风机功率高、噪声大的问题,基于CFD仿真与试验研究了不同蜗舌深度对离心风机气动性能和噪声的影响,并着重对A10,A30,A40共3种方案蜗壳在25～60 m³/h流量范围内风机性能和噪声水平进行了分析。结果表明,蜗舌深度优化后,在额定流量45 m³/h工况下,仿真全压值提高5 Pa,全压效率提高17.28%,试验测试功率降低7.8 W,噪声降低1.7 dB;合理选择蜗舌深度能够改善蜗壳扩压段处流动,提高风机气动性能,同时降低风机噪声。研究结果可为离心风机设计提供指导。     

Y4-73离心通风机叶轮的高比转速优化设计研究

为了提高Y4-73离心通风机在大流量工况运行时的气动性能,在原通风机蜗壳不变的基础上,优化设计了一种高比转速叶轮,结合试验和数值模拟对其气动性能进行分析并研究了3种不同叶型对该风机性能的影响。研究结果表明,与改进前相比,高比转速离心通风机最高效率点向大流量工况偏移,虽然风机最高效率点的效率较原风机降低了3%,但在实际应用的大流量设计工况下,效率提升了10%。在此工作点下,改进后的高比转速叶轮与原蜗壳匹配性更好,叶片负荷提高,在靠近蜗舌和叶轮前盘处的流态有较大改善。当风机叶片为板型时,在设计工况下效率较薄翼型风机提升了1%。板型叶轮叶道内的流动分离现象有所减弱,尾迹损失小,叶轮出口气流角较大,使得叶轮出口处有效通流面积增大,从而提升了叶轮的做功能力,同时减小了蜗壳内的流动损失。     

带加强盘的交错叶片型风机结构及流动特性

为提高大流量离心风机的气动性能,运用计算流体动力学研究了加强盘位置及叶轮型式对叶轮结构强度、风机性能及压力脉动的影响。结果表明：加强盘居中时风机设计点效率与原型机相比提升3.9%,叶轮最大总变形量减小56.5%,蜗壳流域压力脉动降低5.4%;表面加强盘居中有利于增强叶轮结构强度,提升风机气动性能并降低蜗壳流域压力脉动;采用交错叶片能降低70%以上蜗壳流域压力脉动,有利于风机离散噪声控制;受高低能流体掺混产生的湍动能耗散影响,交错叶片型风机气动损失增加,且叶道内压力脉动幅值增大。加强盘居中和采用交错叶片是提高大流量离心风机气动性能和降低离散噪声的有效方法,但需注意其对气动损失的影响。研究结果可为大流量风机加强盘设计提供理论依据。     

基于CFD和响应面的离心风机蜗壳的优化

离心风机作为清扫车气力系统的核心部件,对清扫效果、作业效率和噪声等车辆属性有着至关重要的作用。离心风机主要由蜗壳和叶轮构成,蜗壳主要对经过叶轮的气体进行扩压,蜗壳扩压能力的强弱直接影响风机全压的大小,进而影响清扫车气力系统的吸力等作业参数。为了研究不同蜗壳尺寸对某清扫车专用风机气动性能的影响,首先对风机蜗壳域的尺寸进行参数化处理,采用fluent流体分析软件结合DOE、响应面优化分析,以workbench为平台对离心风机整机进行数值计算,自动优化设计参数使风机气动性能在工作区域内达到最佳。结果表明,优化后风机静压提高7.3%,效率提高4.6%,叶轮流道内速度分布更加均匀,涡流区明显减少。     

低噪声性能离心风机的气动设计

本文提出了离心风机进风口设计的优化数值方法以确保叶轮进口速度尽量均匀,以及进风口、叶轮和蜗壳统一优化设计方法以减少叶轮、蜗壳中的分离流动。按此方法研制的6—41系列风机的三个样机比现有同类风机噪声下降3～7dB,效率提高3～7%。     

考虑叶轮与蜗壳间隙的风机多因素正交优化设计

为了探究叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙改变对风机性能的影响,分析风机性能改善的内部流场机理,获得静压效率更高的风机,将正交试验设计方法、CFD技术和试验验证等相结合,发展了一种基于正交试验设计方法和CFD技术的离心风机优化方法,并将该方法应用于某工业离心风机的优化设计;将叶轮与蜗壳的上盖板间隙、下盖板间隙和叶片前安装角作为3个独立因素,以静压效率为优化目标,基于该优化方法,对原风机进行多因素多水平的正交试验优化设计。结果表明,优化后风机的静压效率为77.29%,对比原风机静压效率提高了2.54%;叶轮与蜗壳上间隙对风机静压效率影响较大,优化后风机的湍流强度明显降低,二次流损失减小,风机气动性提高。     

尺寸限制条件下离心风机蜗壳型线的设计研究

由于暖通空调行业在通风换热系统中的一些产品对于紧凑结构的要求很高,因此前向多翼离心风机及其风道系统的设计常常受到结构尺寸的限制。在实际应用中大量多翼离心风机采用"大叶轮、小蜗壳"结构,造成蜗壳型线与叶轮流动参数的不匹配。为了能够在空间受限的条件下,尽可能设计出相对高效和大风量的前向多翼离心风机,本文对比分析了受限空间下两种思路设计得到的多种蜗壳型线方案,利用数值仿真确定最优方案,并通过实验测试对仿真计算结果进行了验证。在此基础上分析了最优方案内部的流动特征。     

不同前盘结构形式多翼离心风机性能对比研究

叶轮是离心通风机的做功部件,叶轮性能是影响风机气动性能最主要的因素,因而对其进行深入研究具有重要意义。本文通过回顾以往多翼离心风机的研究,并对多翼离心风机内流展开讨论,提出对原型风机的改进方案。主要目标是改善进口附近内流情况,以达到提高原型风机的压力(全压和静压)的目的。提出以下4种方案:前盖板封闭度分别为30%、60%、100%,以及叶轮采用锥形前盘方案。数值结果显示:改变前盖板封闭度能够影响风机性能,在设计工况下,前盖板封闭度为60%时风机静压和全压都为最大;在蜗壳结构不变的情况下,采用锥形叶轮并不能达到提高压力和效率的效果,在大流量下,采用锥形叶轮风机的压力和效率反而会降低。     

离心除尘风机单孔试验研究

为给离心除尘风机开发与优化设计提供试验基础,对5-51NO4.5A离心风机蜗壳进行去除蜗板、安装蜗板卡槽和焊接收尘箱体等改造,再用两块薄铁板从蜗板卡槽两端插入形成单个孔,孔的位置可变。按是否延长蜗舌、有无纵向肋分为4种情况,加入40目过筛人造石墨粉体,测试了不同转速下各单孔除尘效率。结果表明:转速增加风量同步增加,而粉体浓度下降,各单孔除尘效率多数轻微降低;沿着蜗壳螺旋线,各单孔除尘效率呈有波折的增大趋势;仅延长蜗舌可以提高各单孔除尘效率4%～10%;安装纵向肋,在未延长蜗舌时单孔除尘效率多数轻微降低,延长蜗舌后多数轻微上升。     

双吸离心通风机流场数值研究

针对某双吸离心通风机,生产企业为节约成本,对风机轴向尺寸、进气室和蜗壳形线等结构参数进行了重新设计。为验证改进方案是否对风机气动性能产生较大影响,本文对原型风机和改进后风机的流场进行数值模拟,并在此基础上分析了相关流动特征及外特性之间的关联性。研究结果表明改进后的风机气动性能大幅下降,流场细节的对比分析发现进气室和蜗壳的改进对风机性能的负面影响最大。最后对风机气动性能的后续改进提出建议。     

余热回收型涡旋膨胀机性能试验

回收发动机冷却水的热量,建立余热回收型涡旋膨胀机系统,以提高燃油利用效率和涡旋膨胀机的工作效率,为汽车发电机提供动力,供各电子电器工作。对车用余热回收型涡旋膨胀机的速度特性、输入特性、涡旋膨胀机内泄漏情况进行了试验研究。试验结果表明:当余热回收型涡旋膨胀机的转速在1000³000r/min范围内时,其功率随着转速的提高而不断增大,并且做功效率也有所提高,内泄漏情况也有所降低;涡旋膨胀机输出功率随着气动功率的增大而增大;加装余热回收系统后,提高了涡旋膨胀机的效率;试验结果表明本系统的各项性能结果能够满足为汽车电子电器供电的应用要求。通过对涡旋膨胀机样机的性能试验,对于本余热回收型涡旋膨胀机的后期改进和对余热回收系统的优化提供一定的参考依据。     

蜗壳宽度对风机性能影响的数值分析

离心风机蜗壳的最佳宽度问题,目前工程中还没有得到完全解决。本文利用数值分析的方法,通过选择不同的蜗壳宽度参数,对4-72、5-48、6-30等三种常用后弯叶片离心风机进行空气动力学计算分析。计算结果表明,合理选择蜗壳宽度参数可以改善蜗壳内部流动特性,提高通风机空气动力性能。     

蜗壳壁厚对离心风机振动噪声影响的数值研究

采用数值方法分析了蜗壳壁厚对离心风机在气动力激励下蜗壳受迫振动辐射噪声的影响.首先采用CFD方法模拟了风机内部的非定常流动,得到蜗壳壁面的非定常气动载荷分布;然后采用有限元方法计算蜗壳在非定常载荷作用下的受迫振动特性;最后采用边界元方法预测了蜗壳受迫振动激发的噪声声场及声功率.基于上述方法,比较分析了蜗壳壁厚对振动噪声辐射功率的影响.结果表明,并不是蜗壳的壁厚越大,其振动噪声越低,而是对应确定的激励频率,存在最佳的壁厚尺寸或各部分不同壁厚的尺寸组合.     

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。     

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。