动叶可调轴流风机叶片磨损对其性能的影响

利用Fluent软件对某单级动叶可调轴流风机进行全三维数值模拟,分析了不同动叶安装角下的颗粒轨迹、动叶压力面颗粒质量浓度分布和叶片磨损特征,并比较了不同动叶安装角下叶片磨损对风机性能的影响.结果表明:动叶安装角增大导致颗粒运动轨迹更加复杂,在叶片间反弹更加频繁,撞击尾缘的颗粒数增多,压力面颗粒高质量浓度区域向尾缘延伸,尾缘磨损加剧;受叶片磨损影响,在运行一段时间后风机全压基本不变,而效率显著降低,随着动叶安装角的增大,风机效率降幅有所减小.     

动叶弯曲对双级轴流风机性能和噪声影响的数值研究

动叶周向弯曲是改善轴流风机气动性能和噪声特性的有效方案。以某600 MW机组配套的两级轴流风机为对象,采用Fluent软件对其进行三维数值计算,分析了动叶弯曲对风机性能和气动噪声的影响,及其内流特征的变化。结果表明：动叶正弯可有效提高风机性能,在设计工况点,动叶上半叶高弯角α₂=40°时全压最高提高232 Pa,α₂=20°时效率最大提高0.16个百分点;动叶弯曲可有效改善叶顶处的流动状态,减小流动损失;动叶弯曲使叶轮区总声压级明显降低,相比原结构,α₂=40°时第1级叶轮处总声压级降低5.87 dB,第2级动叶处总声压级降低2.46 dB,主要为单音噪声的降低;综合动叶弯曲对风机性能和噪声的影响,α₂=20°为最优方案。     

两异常动叶间的相位关系对轴流风机性能的影响

以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,采用Fluent软件对两异常叶片处于不同相位、安装角发生多种正向偏离时的风机模型进行三维数值模拟,得到风机性能曲线以及总压、熵产率和噪声分布的变化特征.结果表明:异常叶片间的相位关系和安装角偏离度对风机运行性能和内流特征的影响程度不同,动叶异常时对应的全压和效率大多低于正常情形下,而最大声源功率级显著提高;在相同的安装角偏离度下,随着异常叶片间隔的增大,全压和效率总体呈降低趋势;异常叶片的相位和安装角偏离度对动叶截面上的总压、熵产率和声源功率级分布的影响具有一致性;随着安装角偏离度的增大,异常叶片诱发附近的高压区、高熵产率区和高噪声区逐渐演变为包含周向下游数个流道的带状区,从而导致风机性能严重偏离正常情形.     

轴流风机动叶异常对风机内熵产影响的数值模拟

采用Fluent软件对OB-84型轴流风机动叶安装角异常情况进行数值模拟,并用熵产理论研究和分析了风机动叶安装角异常前后的熵产分布特征．结果表明：湍流耗散为风机熵产的主要来源,动叶区和导叶区的熵产率较高,集流器区和扩压区的熵产率很小,但动叶区、导叶区和扩压区的总熵产处于同一数量级．叶片偏离程度对风机熵产有不同程度的影响,除异常叶片安装角偏离值△β±10°外,风机内的熵产均高于正常值,且熵产随△β增大而提高,但当△β〉30°时,△β对风机内熵产的影响有所减弱;同向偏离时,在异常叶片下游形成影响多流道的高熵产带,而反向偏离时的高熵产率区仅呈现零散分布;在相同偏离程度下,同向偏离对熵产的影响大于反向偏离．     

周向弯叶片对动叶可调轴流风机气动性能影响的数值模拟

为了有效改善轴流风机气动和声学性能,以带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机为对象,利用Fluent软件和Ansys有限元分析模块,对比叶片弯曲前后风机的气动性能和内流特征,分析其静力结构特性并进行了噪声预估。结果表明:叶片弯曲后风机全压提高,大体积流量侧气动性能改善效果明显,设计工况点前弯3.0°性能提升最佳,全压和效率分别提升了3%和0.16%;前弯叶片增大了叶根区轴向速度,延缓了叶根区分离流动的出现,提升了叶片中下部做功能力,减小了叶顶区吸力面与压力面间的压差,有效抑制了叶顶泄漏流的产生;弯曲叶片对降低声功率级影响较小,但可缩小高噪声区分布,从而降低风机噪声。     

非同步动叶周向分布关系对轴流引风机性能的影响

为研究风机叶片发生非同步对风机运行的影响,以SAF36-25-2轴流式引风机为例,应用流场仿真软件FLUENT获得了相间对称分布、两两相间分布、两两对称分布和相邻分布4种叶片安装角发生正反向同等程度偏离情况下引风机的运行特性及流场特征。研究表明:叶片非同步将对风机通道内的流场产生极大的影响,正向偏离时,旋涡出现在非同步叶片旋转方向下一叶片流道内,反向偏离时,旋涡出现在非同步叶片对应的叶片流道内;动叶相间对称分布位置正向偏离引风机效率降低7.7%,反向降低5.8%,相邻分布位置正向偏离引风机效率降低7.2%,反向降低3.0%,相间对称分布位置周向分布对引风机流动效率的影响相对较大;动叶开度正向偏离时平均效率下降可达7.4%,反向偏离时平均效率下降可达4.85%,相对于叶片开度反向偏离,正向偏离产生的不利影响更为明显。     

变工况下动叶安装角异常对轴流风机气动和噪声特性的影响

基于雷诺时均方程和Realizable k-ε湍流模型,采用数值计算方法模拟了带后导叶OB-84型轴流风机在变工况下单叶片安装角偏离对风机内流场特征和运行性能的影响.结果表明:随异常叶片安装角偏离度Δβ增大,全压和效率总体呈降低趋势,异常叶片反向偏离时对运行性能的影响总体小于正向偏离情形;安装角偏离将引起风机流场总压和噪声分布的畸变,随Δβ增大,其影响区由周向相邻流道的低压区和高噪区扩展至包括周向下游多个流道的低压带和高噪带;随流量增加,不同Δβ下异常叶片的影响呈现明显不同的特征.     

动叶安装角异常反向偏离对轴流风机性能的影响

以某OB-84型动叶可调轴流风机为例,采用Fluent软件模拟得到两异常叶片安装角反向偏离时的风机性能曲线,分析了异常叶片间的相位和安装角偏离度△β对总压、熵产率和噪声分布的影响.结果表明:动叶异常偏离时的风机全压和效率曲线明显偏离正常值,各流量系数下的最大声功率级整体提高;随着△β增大,风机性能显著下降,且与异常叶片间的相位关系有关;不同的异常叶片相位关系和△β对特征截面上的内流特征分布具有明显不同的影响,相间关系的异常叶片对内流特征的影响有叠加效应,相对关系的异常叶片对其附近及旋转方向下游流场的影响基本对称.     

静叶倾斜对双级轴流风机性能和噪声影响的数值研究

以某600 MW机组配套的两级轴流风机为研究对象,采用Fluent软件对其进行三维数值计算,研究了静叶倾斜对风机性能和噪声的影响。结果表明：当正倾斜角度15°时,在设计工况风机效率提高0.09%、全压降低0.36%;静叶正倾斜角度大于25°或反倾斜时,风机效率和全压均降低。静叶正倾斜使两级静叶区的总声压级均有所降低,正倾斜15°时在设计工况点第2级静叶区总声压级降低4.4 dB,且倾斜角度越大降噪效果越显著;静叶反倾斜后,第1级静叶噪声基本不变,第2级静叶区总声压级增大2.5 dB。综合分析静叶倾斜对风机性能和噪声的影响,静叶正倾斜15°为最优方案。     

锯齿襟翼尾缘叶片对轴流风机气动噪声的影响

以某双级动叶可调轴流风机为对象,对其动叶片开展齿形襟翼尾缘结构改型。采用雷诺时均方程和k-ε湍流模型及大涡模拟对改型前后的风机性能进行了数值计算,分析了齿形襟翼不同齿长对风机性能、气动噪声及内流特征的影响及内在机理。结果表明：齿形襟翼可大幅提升风机性能,且全压增幅与齿长成反比;采用齿形襟翼后,风机效率峰值向大流量侧偏移,运行高效区增宽;〖JP2〗齿形襟翼可显著降低风机高频噪声,平均降噪量达13 dB;齿形襟翼改善了动叶尾涡结构,降低了叶中及叶根尾缘处能量耗散,影响了尾流逆压梯度区分布,减小了反向对涡核心区的二次回流强度,降低了风机气动噪声;齿长为0.8%弦长的齿形襟翼在改善效率、全压和降噪方面综合性能最优。