对旋式轴流风机变环量流型的改进设计

为进一步提高对旋式轴流风机设计性能,在采用等环量设计方法优选得到的高压比、高效率风机设计方案基础上,在保证设计点两级等负载分配前提下,采用变环量流型设计方法,分别对比研究了两级转子不同展向载荷分配规律对对旋式轴流风机性能的影响,从中确定了性能最佳的两级转子径向载荷分布规律,并给出了近似描述该变化规律的数学表达式.     

轴流通风机不同变环量指数性能数值模拟

探讨了轴流通风机的设计方法,并用于煤矿防爆主扇轴流通风BK40-4No10的节能降耗改造,保持原通风机的集流器、机壳、扩散筒不变,重新设计了通风机叶片,并应用计算流体力学软件模拟了风机的性能.     

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。     

叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究

叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。本文针对空调器室外机用轴流风机的性能要求,设计了二叶片、三叶片和四叶片轴流风机。采用数值计算方法,研究了叶片数量对轴流风机气动性能的影响。研究结果表明：叶片数量越少,湍流度越大,风机进出口气流扰动加剧,气动涡流噪声也随之增大;二叶片风机由于其叶片数最少,其出口风量相比四叶片风机减少了23.5%,三叶片风机相比四叶片风机其出口风量减少了4.7%。随着叶片数量的减少,尽管风机做功能力有所下降,但叶片用材减少,风机的加工制造成本也相应降低。     

中低压轴流风机流型优化的数值模拟与试验分析

利用先进的CFD技术对不同环量指数(等环量指数、变环量指数和优化计算得到的环量指数)所设计的风机进行对比模拟。并对现有风机进行了数据实测,从而验证物理模型的正确性。结果表明,采用优化环量指数设计的风机的效率比采用另外2种环量指数设计的风机的效率高大约3%,但是优化环量指数的风机效率曲线相对较陡,当风机的实际运行工况与设计工况发生较大偏离时,优化环量设计的风机效率低于等环量法所设计的风机。     

叶片切割量对轴流风机工作性能影响的研究

针对轴流式通风机在运行过程中叶顶流动损失大、熵产低的情况,利用流体仿真分析软件建立了风机的三维结构模型,对不同切割量情况下的风机运行状态进行了分析.分析结果表明,当风机的安装角一致时,叶片切割量越大,风机运行时的叶顶流动损失越大;风机全压越小,整机的熵产越大.该研究结论可为优化风机结构,提高运行效率和稳定性奠定了基础.     

直升机用轴流风机变工况性能研究

针对某直升机滑油冷却用前置导叶型轴流风机,提出了一种变工况性能的理论计算方法,同时对损失计算模型进行了修正,在确定风机入口冲击损失系数时采用了理论分析结合数值计算和试验结果的方法.3种结果的比较显示风机的变工况性能理论计算方法的可靠性较高.结果表明,边界层厚度在小流量范围内较大,且都是从叶顶到叶根逐渐减小;直升机飞行高度增加会导致边界层分离、射流-尾迹区域宽度扩大等影响风机效率的不良因素,必须对风机进行变工况性能的优化设计.本文为直升机滑油冷却系统的高空工作性能预测提供了一种可行的方法.     

机匣处理对轴流风机性能影响的数值研究

为研究机匣处理对通风机气动性能的影响,以OB-84型动叶可调轴流风机为对象,基于Fluent对不同机匣处理方案下的风机性能进行了三维定常数值模拟。研究表明:不同机匣处理方案对风机性能均有明显影响,设计工况及大流量下全压和效率均有所提升,小流量下则与之相反;机匣处理改变了吸力面与压力面的静压分布,叶顶泄漏流减轻,叶片中上部通流能力增强,做功能力增加;对比各种开槽结构,圆形槽结构提升风机性能最为明显。     

低压轴流风机的轴向速度分布

对低压轴流风机的轴向速度分布作了研究，得出了轴流风机轴向速度的分布形式，其结论可供风机设计者参考。     

微型轴流风扇中变环量指数对扭叶片气动性能的影响特点

对微型轴流散热风扇叶片扭曲规律进行研究,根据"径向平衡原理",通过引入一反映气动特性的参数-变环量指数α,建立轴流叶轮中通流速度沿径向分布的微分方程及其边界条件,提出在几类不同条件下该方程解的解析形式,并分析这些解所对应的物理意义及其叶片扭曲形式.在此基础上,根据微型轴流风扇实际运行工况的特点,提出其扭叶片设计中变环量指数α所须满足的约束条件,并指出该变环量指数α存在一个最小值,具体数值则确定于风扇的气动、几何等参数.运用"计算流体动力学"(Computational fluid dynamics,CFD)技术详细地数值研究变环量指数α对微型轴流风扇气动性能的影响,发现降低变环量系数能增加风扇气动性能.进而有助于提高其散热能力.因此,满足约束条件下的最小变环量指数是微型轴流风扇扭叶片气动设计中所须选取的最佳值.     

后置导风锥对轴流风机性能影响的研究

本文以一款消防轴流风机为研究对象,基于对风机尾部流场的改善提出在风机尾部加一直线型导风锥结构,并分析了加后置导风锥对轴流风机的气动性能的影响。采用CFD方法对加导风锥前后的轴流风机整机模型进行了稳态三维流场计算,并对数值模型进行了实验验证。对比分析了风机尾部流场的变化,结果表明:导风锥能有效改善尾部流场的涡结构,降低流动损失,风机的全压和全压效率都有明显的提升。     

等环量流型高比转速混流泵内部流场数值模拟

为揭示高比转速混流泵的内部流动规律,应用商用软件Fluent对其进行数值模拟.模拟中以雷诺平均N-S方程为流动控制方程,采用标准k-ε二方程模型作为修正方程,对于压力和速度耦合关系采用SIMPLE算法处理.分析了等环量流型高比转速混流泵内部的静压分布和速度分布,得出结论为:叶片进口距离轮缘较近处存在明显的负压区,叶轮与导叶体之间存在明显的动静干扰,叶轮进口处存在轻微的流动冲击,但是并没有影响流体的整体流动.通过分析,揭示了高比转速混流泵内部流动规律,为其性能改进提供了依据.     

前缘锯齿形叶片对对旋轴流风机气动性能的影响

针对FBD No.8.0型矿用对旋轴流局部通风机,在叶片前缘部分由叶顶到叶根1/3段内开设锯齿结构。利用ANSYS数值分析软件,对比叶片开设锯齿形结构前后的性能曲线和内流特性,探究了前缘锯齿形叶片在不同锯齿结构参数下的影响。结果表明:在设计工况点下,前缘锯齿形叶片能有效提高叶轮的做功能力和碾压破坏叶片附近的涡,进而提高风机整体性能;一级叶轮前缘开设锯齿形结构对风机气动性能的改善要优于二级叶轮;相对齿高为0.56的一、二级叶轮均使用前缘锯齿形结构叶轮改善风机气动特性效果最佳,其全压与效率分别提高了4.52%和2.53%。     

潜水轴流泵的变环量、变轴面速度设计实践

在潜水轴流泵水力模型设计中,采用合理的环量及轴面速度径向分布规律。针对潜水轴流泵的结构特点,提出合理的轮毂比、叶片数、升力系数及稠密度等叶轮几何参数的确定方法。并提出合理的导叶几何参数的确定方法。依此设计系列高效节能、抗汽蚀性能好的新型水力模型;经过试验验证,潜水轴流泵效率达到78%～85%,达到了国外同类产品的技术指标。     

变环量轴流通风机小流量工况的试验研究

针对小流量工况下的数据仍较缺乏的实际情况，为使整个理论体系的完整化，设计了五种变环量指数的叶轮并在小流量工况时进行了试验。着重研究了此时的速度特性，并给出了以额定设计工况时的速度分布为基础的半径验公式，同时也提出了一些有意义的现象和结论。     

叶片顶切对大型轴流风机性能的影响

对等环量设计的动叶可调大型轴流风机的叶片进行顶切,通过整机三维流场分析,得到了不同轮毂比和不同动叶安装角度的风机性能曲线.通过采用两种流量系数表示方法,对切割后的风机性能进行了对比分析,发现当轮毂比从0.56变化为0.6和0.65时,即切割量小于叶片长度30％时,风机的无因次性能曲线基本没有变化;当轮毂比切割为0.7时,风机性能明显恶化,通过叶片切割来改变风机流量的方法不再适用.     

翼型厚度对轴流风机性能的影响

通过 Gambit软件包建立风机的实体模型,利用 Fluent软件实现流场的三维模拟,来验证翼型厚度对风机性能的影响.由于叶片厚度直接影响叶轮的强度,所以需要用 ANSYS对其进行强度分析.结果表明:在强度允许的范围内,减小翼型厚度,可以提高轴流风机的全压效率.     

对旋式轴流风机变转速匹配性能研究

采用全圆周数值模拟方法,研究了双级对旋式轴流风机的变转速匹配特性。在四种转速匹配方案下,对比分析了风机整机和各级转子的压升、效率和功率特性,进一步深入流场内部,揭示了不同转速匹配下的内部流动特征,并与单通道模拟结果做了对比。对单级转子特性而言,单通道模型和全圆模型间最大的区别在第二级转子,就全压升和效率来说,单通道模拟结果高于全圆周模拟结果。不同转速匹配下的结果均显示,第二级转子性能改变对转速变化更为敏感。除各级转子的良好设计,进口集流器和出口扩散器对提高对旋风机性能也很重要。     

轮毂间隙对轴流风机性能和流场影响的数值与实验研究

采用实验和数值模拟的方法,研究了有、无转、静子间轮毂间隙的轴流风机的性能和流场,考察了轮毂间隙对风机性能和流场细节的影响。结果表明:轮毂间隙对风机性能的影响很大,使风机全压和静压都有较大幅度的下降;转子中的流动稍有改善,但静子中流动大幅恶化;由泄漏流引起的回流、分离和旋涡等使静子中靠近轮毂处流场十分复杂。     

不同叶片厚度对轴流风机流动特性影响的数值模拟

为了获得不同叶片厚度对轴流风机流动特性的影响,对叶片相对厚度为6%、9%、12%以及15%的4种风机进行了数值模拟。结果表明:薄叶片风机在设计流量点附近有更好的气动性能,但流量变化对风机性能的影响明显大于厚叶片风机,厚叶片的风机有更大的稳定工作区间。叶片厚度的增加,改善了叶片前缘附近的流动情况,但使叶片尾缘附近的做功能力减弱,流动分离更加严重;减小了叶顶泄漏流对主流的影响和叶顶二次流动强度,但叶片中尾部二次流强度增加,使流动失稳,增加了能量损失,使得风机气动性能降低。