基于面心立方设计的多翼离心风机性能优化

为提高油烟机的气动性能,基于计算流体力学(CFD)的方法对其内置的多翼离心风机进行多工况优化设计。选取叶轮进口角β₁、叶轮出口角β₂、蜗舌相位角φ和蜗舌半径R这四个设计参数,以最大流量和最高效率工况下的风机静压和风机效率为优化目标,采用面心立方设计方法进行四因素三水平的抽样来获取一组样本数据,并结合响应面模型和单纯形算法求得约束范围内的最优解。研究表明,优化后的叶轮靠近蜗舌上游区域的出口速度明显增大,蜗壳出口段扩压能力增强,风机静压最大提升幅度接近10Pa,全压效率在两工况下提升幅度在1.2%～2.4%之间。     

多翼离心风机的结构优化研究

对某型吸油烟机用多翼离心风机进行研究,利用CFD软件对风机进行二维数值模拟,分析其在工作过程中的湍流动能、速度等参数的分布情况,找到风机蜗舌处存在的结构问题。采用多级蜗舌的方法对离心风机的蜗舌进行结构改进,利用Fluent软件对不同蜗舌过渡半径下的离心风机进行仿真分析,得到风机的噪声、流量、全压值等参数与过渡半径之间的关系,从而确定蜗舌结构参数的取值。制作改进后风机的样机,对其进行噪声和振动实验测试,并与原风机对比。实验结果表明改进后离心风机的性能有所提升,利用CFD方法对离心风机进行结构改进是可行的。     

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。     

阶梯蜗舌蜗壳的降噪分析和实验

介绍了阶梯蜗舌技术，并将其应用于一种排油烟的离心风机运用CFD软件Fluent6．0对常规蜗舌和阶梯蜗舌蜗壳进行了二维流场的数值模拟并作了对比，从而探讨了阶梯蜗舌降噪的机理。最后分别对两种蜗壳的风机进行了噪声和其他性能参数的测量。结果：表明采用阶梯蜗舌蜗壳对于降噪是有效的。     

基于仿生蜗舌的离心风机降噪研究

以某型离心风机为研究对象，针对风机运行时的噪声问题，运用仿生学原理对蜗舌进行改型设计，在贝壳类生物中得到启发，设计出交错阶梯型的蜗舌结构。采用雷诺时均方程和声类比相结合的方法对离心风机进行流场以及声场的数值模拟，分析了仿生蜗舌对风机性能、流动特征及气动噪声的影响。结果表明：仿生蜗舌对风机性能影响不大；额定工况下，仿生蜗舌结构风机出口附近的噪声降低了2.8dB，风机整体辐射噪声降低了3.3dB；对离心风机内部的流动特征以及噪声特性进行分析，发现仿生蜗舌处的速度分布更加均匀，抑制了蜗舌处的流动分离现象，在低频段内蜗舌处的压力脉动有所下降，表明风机在运行时的噪声得到了一定的控制。     

抽油烟机内多翼离心风机蜗壳结构的数值优化

本文采用Ansys Fluent计算流体软件对抽油烟机的内部流场进行数值模拟,通过改变多翼离心风机蜗壳宽度和倾斜蜗舌的尺寸、型式,研究了蜗壳结构对抽油烟机气动性能以及比A声压级的影响。研究结果显示:在给定范围内存在最佳蜗壳宽度,使得抽油烟机的比A声压级最小,而气动性能变化不大;两种不同的倾斜蜗舌型式都能够有效地降低抽油烟机的气动噪声,但是倾斜蜗舌二的降噪效果更好;在采用倾斜蜗舌降噪时,蜗舌倾角越大降噪效果越好。     

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。     

阶梯蜗舌蜗壳降噪的分析和实现

介绍了阶梯蜗舌技术，并将其应用于一种排油烟离心风机，运用CFD软件Fluent6．0对常规蜗舌和阶梯蜗舌蜗壳进行了二维流场的数值模拟，并作了对比，从而探讨了阶梯蜗舌降噪的机理。最后分别对两种蜗壳的风机进行了噪声和其它性能参数的测量。结果表明，阶梯蜗舌蜗壳是一种有效的降噪措施。     

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。     

基于Kriging模型和遗传算法的泵叶轮两工况水力优化设计

为了拓宽余热排出泵设计高效区的范围,提出了一种基于Kriging近似模型和遗传算法的优化方法。采用拉丁超立方试验设计方法对叶轮叶片的进口冲角?β、包角φ及出口安放角β2进行16组方案设计,并采用ANSYS CFX14.5对16组叶轮方案进行定常数值模拟,选取离心泵设计工况1.0Qd和大流量工况1.62Qd下的效率为水力优化设计目标,建立了效率与叶片三个参数之间的Kriging近似模型,并应用多目标遗传算法对近似模型进行寻优,得到了最优的叶片参数。对原始方案进行外特性试验,数值模拟结果与试验结果基本吻合。优化后,叶轮在两工况下的效率均高于原始泵,效率分别提高了5.53%和2.29%。同时对比优化前后的泵内部速度分布,表明在设计工况和大流量工况下,优化后的叶轮内部相对速度分布更均匀,水力损失较小。提出的叶轮优化方法对泵性能提高提供了有效参考。     

基于正交试验设计的离心风机多因素优化研究

以G4-73№8D型离心风机为研究对象,在蜗壳型线优化的基础上,采用正交试验设计方法耦合蜗壳宽度、蜗舌间隙及叶轮轴向相对位置三因素,通过正交表确定试验方案。利用Fluent数值模拟软件,对部分试验方案的风机内部三维流场进行数值模拟和对比分析。计算结果表明:A1B3C1(型线优化风机)和A3B3C3(耦合风机)较原风机,全压和效率都有较大提高;正交试验设计方法为风机的多因素优化提供借鉴意义。     

汽车空调鼓风机倾斜蜗舌流场及噪声研究分析

针对一款应用在汽车空调上的多翼离心风机的噪音问题进行分析。利用Strar CCM+软件对常规直蜗舌和加斜蜗舌后的多翼离心风机进行数值模拟研究。计算结果表明：斜蜗舌对蜗舌附近及蜗舌后的流场都有较大的影响，好的倾斜蜗舌设计可以改善蜗舌处的流场，减小蜗舌区域的旋涡强度。对多翼离心风机加装倾斜蜗舌前后风量和噪音变化进行试验，结果表明：在相同转速下，风量基本没有变化，斜蜗舌对总噪声值改善较小，但可以明显改善叶轮阶次噪声，叶轮阶次频率处噪声降低了7dB左右。     

船用离心通风机降噪的试验研究（二）——吸声蜗壳对噪声的影响

在研制低噪声船用离心通风机过程中，对叶轮型式和蜗壳结构进行了试验研究。本文介绍了采用吸声蜗壳，改变蜗舌间隙、进风筒套口深度以及风机叶轮与蜗壳的合理匹配来降低风机噪声的方法，取得了良好的降噪效果。     

空调新风系统多翼离心风机叶轮进出口角对风量影响的研究

叶轮是多翼离心风机的核心部件，探究叶轮进出口角对叶轮气动特性的影响，对空调新风系统多翼离心风机的设计及风量优化具有重要意义。针对某型空调新风系统，构建了多翼离心风机CFD整机仿真模型。在此基础上，分析了前向叶轮进出口角对多翼离心风机风量的影响，并通过数值仿真分析，对不同叶轮进出口角时的风机内部流场展开分析，最后得出优化后的叶轮进出口角方案。结果表明，当叶轮进口角为50°，出口角为169°时，风机流道流动情况得到明显优化，叶道堵塞情况得到改善，叶轮有效通流面积增大，叶轮出口气流速度提升，风机效率有所提升，风机蜗壳出口处风速均匀性较好，空调新风系统性能显著提升，蜗壳出口处风量提高1.29m3/h，增幅约1.27%。     

多翼离心风机数值计算及改进设计研究

运用计算流体动力学软件Fluent对多翼离心风机进行数值计算。计算结果与试验结果的对比表明了数值计算具有较好的准确性和可信度。采用数值计算的方法,以提高风机性能为目的,对影响多翼离心风机性能的几何参数,如叶片型线、叶片数、叶片进出口安装角、蜗壳内壁型线、蜗舌等进行研究,得到了各参数对多翼离心风机性能影响的一些规律并据此提出改进方案。改进后的风机与原型相比,性能更加优良,达到了改进的目的。     

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。     

船用离心风机流动诱发振动噪声数值研究

针对进出口连接有长管道的离心风机系统,其外部辐射噪声主要是内部非定常流动诱发蜗壳振动产生的振动噪声。基于风机振动噪声问题,给出了一种考虑振声耦合作用的流场-结构-声场单向耦合数值计算方法,并通过振动试验验证了此单向耦合数值计算方法的有效性,随后基于声辐射贡献量分析(PACA)方法定量的给出了噪声源位置。研究表明:振动噪声的基频分量占据主导地位,蜗壳表面声压主要由蜗壳表面振动速度或是振动加速度决定。噪声源分析表明,蜗壳侧板出口靠近蜗舌区域、蜗壳前、后板距离蜗舌180°附近区域是蜗壳基频振动噪声辐射的主要振动噪声源。     

前向多翼式离心风机蜗舌附近流场的PIV试验研究

对前向多翼式离心风机建立了性能及流场测试台位,性能试验重复性良好。用粒子图像速度场仪(Particleimage velocimetry,PIV)技术对蜗舌附近速度矢量场做了详细的变工况测量及分析。结果表明,蜗舌附近的主要流动特征由冲向蜗舌的速度矢量方向及蜗舌周围滞止区的影响范围所决定。小流量时,滞止区影响范围主要在蜗舌间隙流道内,造成速度矢量向叶轮内偏斜,蜗舌下游易形成分离旋涡而恶化;大流量时,滞止区影响范围偏向蜗壳出口流道,蜗舌间隙流动较好。此外,在蜗舌间隙沿轴向不同位置返回蜗壳的流量也不同,这主要与叶片不同段做功能力不同有关。     

基于Fluent的多翼式离心风机性能分析

使用Fluent软件对不同工况下的多翼式离心风机进行三维数值模拟,研究风机的典型几何参数对其流噪声和风量的影响规律;采用Coupled耦合算法结合MUSCL离散格式、定常RANS方程组求解风机内流场;采用FW-H声学模型结合大涡模拟计算风机流噪声。结果表明:变工况计算结果与试验值吻合,风机的蜗舌半径、叶片数、叶片进口安放角对风机的风量和流噪声均有一定的影响。本文的研究成果可以为多翼式离心风机的优化设计提供参考。     

基于Kriging模型和GA-PSO联立算法的离心通风机叶型优化

对离心通风机叶型进行优化能显著提高通风机的效率,这对于发展国民经济和节能减排有重要意义,基于Kriging代理模型和GA-PSO算法对离心通风机叶型进行气动优化,优化目标为气动效率。具体步骤为:首先,采用贝塞尔基函数来进行叶型的参数化表达;其次,建立起离心通风机叶型参数与目标响应的Kriging代理模型;最后,采用遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization,PSO)相结合的GA-PSO联立算法对离心通风机叶型进行以气动性能提高为目标的优化,并得出最优的叶型。优化后风机全压从3 538 Pa提高到3 572 Pa,效率从76.3%提高到80.8%,优化后的离心通风机在全压不低于原始风机全压的情况下,效率明显提高,实现了离心通风机的优化设计。