离心风机内部流场三维数值模拟

随着计算流体力学和计算机技术的快速发展,流体机械内部流场的研究有了很大的进展,目前用CFD软件对离心风机内部湍流场的数值模拟成为一种重要的研究方法,文章采用CFD商用软件FLUENT6.1对离心风机内部流场进行了三维数值模拟,分析其内部的流动情况,并根据数值模拟结果优化相关的设计参数,以保证离心风机具有良好的性能。     

分流叶片弦长与周向分布对无蜗壳离心通风机内部流动影响

在无蜗壳离心通风机叶轮流道内,加装分流叶片并修改了分流叶片弦长及分流叶片在流道内的周向位置。采用定常的三维N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对不带分流叶片的离心通风机与加装了不同弦长及周向位置分流叶片的离心通风机性能进行了数值模拟,结果发现:当分流叶片的周向位置处于流道正中部位置且分流叶片弦长为主叶片弦长的50%时,在各工况下均能削弱叶片吸力面上的分离涡并抑制流道内的二次流,使得风机静压提升10 Pa,静压效率提升7%。数值模拟结果表明,将分流叶片结构置于流道中央有效提升了无蜗壳离心通风机的静压及静压效率,改善了内部流动情况。     

基于数值仿真的离心风机叶片优化设计

为了提高离心风机的效率,提出一种基于CFD数值模拟仿真分析的优化设计方法,首先对离心风机内部流场进行数值模拟,然后根据数值模拟获得的风机性能数值进行优化设计。以9-26-10D型离心风机为研究对象,改变叶片相关参数,通过数值模拟计算与分析可得到:当风机的流量在19 000 m3/h附近时,效率较高;将离心风机的叶片数量更改为18片,与16叶片数的原始模型相比,在流量为19 000 m3/h处,风机的全压提高了130.70 Pa,效率提高了1.75%;将离心风机的叶片圆弧半径更改为112.5 mm时,与125 mm半径的原始模型相比,在流量为19 000 m3/h处,风机的全压提高了429.33 Pa,效率提高了5.77%。结果表明:这种方法可以对离心风机叶片进行优化设计。     

汽车流场及尾部涡系数值模拟

对红旗ＣＡ７７４轿车进行了数值模拟,得到了整车的流场结构和尾流场的涡系结构。成功地模拟出了气流分离和拖拽涡现象。在数值模拟基础上对流场气流的横、纵向流动状况,尾部涡系结构,气流分离及拖拽涡的形成与发展机理作了详细分析与讨论。通过与试验结果对比,证实了数值模拟结果是正确的。     

90°弯曲圆管内流动数值模拟

为验证数值模拟方法对于边界形状复杂流场的适用性,应用湍流大涡模拟方法对90°弯曲圆管内流动进行了数值模拟．采用Taylor-Galerkin有限元法求解．数值计算的结果与实验结果吻合较好．表明大涡模拟方法适用于边界形状复杂,存在各向异性的大尺度涡的流动仿真．     

微型轴流风扇叶顶间隙内泄漏流动的数值模拟

运用FLUENT软件对一种微型轴流风扇内部的非粘性三维流场进行数值模拟,获得了风机内部叶顶间隙内流动规律.对叶顶间隙泄漏涡流的形成和发展作出了比较详细的分析,得到随叶尖间隙的增大,泄漏流动形成泄漏涡,旋涡强度随叶顶间隙的增大(从0.5 mm增大到6 mm)迅速增大到最大值,之后叶顶间隙继续增大,泄漏涡范围增大,但强度不再继续增大.经分析还得到叶顶间隙涡产生于吸力面近叶顶区域,并朝相同流道叶片的吸力面向尾缘方向发展.其结论为进一步弄清叶顶泄漏涡流的流动机理以及为微小型轴流风扇的优化设计都提供了依据.     

某除雪车用风机内流场仿真分析与优化

为改善风机的内部气流流动情况,提高风机出口流量,对原始风机内部流场进行分析,得到风机内部流场流动情况;根据流场分析,提出了相应的改进方案.通过优化叶片安装倾角、叶片长度和风机壳体形状对内部流场进行改善.结果表明:通过优化叶片结构和风机壳体,有效地减少了气流在壳体内部的动能损失,提高了风机出口流量.     

锅炉离心式风机进气箱内流场的数值模拟

对电站锅炉离心式风机进气箱内的三维粘性流场进行了数值模拟。在数值计算过程中,流动用时均流方程及湍流模型来描述,不可压缩条件用罚函数法处理,基本方程用有限元法离散。数值模拟结果与类似实验的结果基本一致,这表明,该算法可以较好地模拟离心式风机进气箱内气体的流动,其计算结果可为进气箱的设计和改造提供参考。     

基于FLUENT的多翼离心风机内部流场的数值模拟与参数优化

通过使用FLUENT软件对离心风机内部流场进行模拟,其结果与MGS通风机试验数据采集与处理系统试验所得结果吻合较好．分析风机内部流场情况,并通过改变蜗壳宽度对风机性能进行研究,为优化风机结构打下基础．     

基于有限体积法的G4-73型离心风机三维流场数值模拟

基于有限体积法,利用Fluent软件对G4-73型离心风机内部流场进行了全三维数值模拟。结果表明:蜗壳内的低能流体区沿轴向朝流动方向推进;叶轮内的静压和动压在叶片吸力面靠近叶轮进口处最低,叶轮流道中动压等值线呈"凸"型分布,在叶片压力面靠近叶轮出口处静压和动压达到最大值,且叶轮出口相对总压损失集中在吸力面和前盘侧。     

离心风机三维流场CFD模拟分析

采用FLUENT软件,应用标准k-ε湍流模型和混合网格,采用分离隐式求解器,对某离心风机三维流场进行了CFD数值计算分析。计算表明：虽风机内部流场速度分布比较均匀,无明显的漩涡、二次流等出现,但风机内部流场顺畅性不佳,有待改进。     

基于参数化建模的动调轴流风机后导叶DOE优化

基于AutoBlade平台对R+S级动调轴流风机进行参数化,以后导叶出口气流角及弦长为优化变量,总效率和静压压比为优化目标,完成了气动设计后的R+S级动调轴流风机的三维DOE优化.原有的气动设计时的DOE优化方法,将轴流风机数值最优化方法与正问题流场计算相结合的DOE优化方法,能够实现多变量组合优化设计,实现二次流损失的有效控制.优化目标全压效率和静压压升分别提高了1.97％和0.056,并得到优化后的最优叶型.     

住宅室内空气污染物排放的三维大涡数值模拟

为改善自然通风方法驱除室内空气污染物的效果，对开窗换气时室内空气污染物排放规律进行了研究.采用Fluent 6.1计算软件，用大涡模拟方法(LES)对整套住宅在自然通风时室内空气污染物排放过程进行了数值模拟，根据不同的房间类型及通风口布置方式设置两种工况，得到了流场和污染物质量分数场数据.数值模拟结果表明：自然通风时流场中的回流区显著影响换气效果.与单开口房间相比，多开口房间内流速较高，回流区较小，其污染物稀释速度为单开口房间的4~10倍.将单开口房间变为多开口房间、减小和破坏多开口房间回流区可有效提高换气效果.     

基于内部流场分析的小型轴流风扇结构优化

采用孤立叶型设计法、CFD技术、遗传算法等理论,运用自编软件对某一轴流风扇轮毂比参数进行结构优化设计,优化目标为风扇流量。对比分析优化前后风扇内部流场,如风扇的静特性、叶片表面静压分布、子午面涡量分布等信息。由此验证优化方法的可行性．,并总结轮毂比参数对此风扇性能的影响。结果表明：优化后风扇叶片和轮毂表面减小了因涡流带来的能量损失,但叶顶间隙处的涡流增大,能量损失略有增大;在不同流量下,优化后风扇静压有不同程度的提高;优化后风扇的出口速度均比优化前大幅提高;风扇在额定工况下性能、静特性及内部流场都得到了很好的改善。     

电除尘区低温省煤器烟道导流优化的数值模拟

为实现电除尘区低温省煤器的节能改造,利用FLUENT 6.3对电除尘区低温省煤器烟道的流场均化和导流优化设计进行了数值模拟研究.研究结果表明:电除尘区加装低温省煤器后烟道流场严重不均,存在回流和漩涡,局部速度高达26 m/s,最大速度偏差系数达90%,电除尘入口速度分布不均;导流板可有效改善烟道流场,削减回流与漩涡,换热管屏处速度偏差减小30%;电除尘入口烟气向下的平均速度分量由3 m/s削减至0.6 m/s,入口烟气分布趋向均匀;通过变工况数值分析,不同运行工况下的导流板作用变化不大,均具有良好的均流效果.此结果可为工程技术改造提供参考.     

Study on topology and vortex structure in a diffusion cascade

To further make clear vortex structures in diffusion cascades so as to help understand the mechanisms of vortex affecting loss production, the emergence, evolution and development of secondary flow vortexes, including horse shoe vortex, passage vortex and corner vortex and so on, were discussed mainly through using the topological analysis method and numerical calculation. The concept of a three-dimensional dividing surface between the low energy flow zone and the exterior flow zone was presented. The results show that concentrated shed vortex is located outside the dividing surface (in the outer flow zone) and horse shoe vortex, passage vortex and corner vortex are inside the dividing surface (in the low energy flow zone). Dissipation function is used to measure loss production instead of using entropy production. The results about loss analysis indicate that vortex motion directly causes loss production, namely, peak value of loss is generally located around the core of vortex and that maximal loss happens around the dividing surface other than in the low energy flow zone. Supported by the National Natural Science Fundation of China (Grant No. 90718025)     

双辐板涡轮盘轴向通流旋转腔流动换热数值研究

采用计算流体力学商用软件CFX对双辐板涡轮盘腔进行三维稳态数值模拟,针对固体盘温度分布和流动结构及换热情况比较复杂的中心轴向通流旋转腔进行数值分析.轴向通流旋转腔流动换热具有周期性特征:腔内在一个周期中形成了一对涡团,其形状基本保持不变,并在盘中旋转;盘壁面的对流换热系数在一个周期内基本保持不变.     

扰流柱对车用液力缓速器空损抑制效应分析

为抑制车用液力缓速器空转功率损失,对扰流柱机构抑制空损效应进行三维流场数值模拟.针对扰流柱布置形式,建立定轮安装扰流柱与未安装扰流柱两种情况的周期计算模型,以降低仿真成本,并在空转工况与充液工况下,分别对两模型计算精度进行验证.计算不同转速下安装扰流柱与未安装扰流柱周期模型的空损,获取空转工况下空气对两模型叶片所施加的制动功率,得到周期流道速度场、压力场分布状态,并对比分析了扰流柱对空气流场扰动效果以及空损抑制作用.结果表明,扰流柱机构能有效阻碍空气的循环流动,某缓速器在动轮转速3 400 r/min时空损可降低48.4%,有效提升了车辆的功率利用率.     

叶片倾斜角度对小型轴流风扇静特性的影响

采用叶片周向倾斜设计法,改变一直叶片小型轴流风扇叶型,得到不同周向倾斜角的小型轴流风扇,并对其内部流场进行定常流动的数值模拟,分析直叶片、前倾斜叶片、后倾斜叶片等风扇叶型对气动性能的影响。模拟结果表明,采用叶片前缘倾斜设计可减弱附面层分离,改善风扇流动状况,从而达到提高风扇静压和效率的目的。