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。     

汽车空调系统中离心风机三维数值仿真与实验研究

建立某车型空调通风系统包括叶轮及蜗壳结构在内的多翼离心通风机三维几何模型,完成了多种工况下风机内部三维流场的定常和非定常仿真计算,并进行相应的实验测试,对仿真计算的准确性进行验证。详细分析了多翼离心风机内部随时间变化的速度场、压力场和典型监测点处压力脉动的变化规律,对汽车空调风机的进一步优化提供指导方向。     

叶片数对多翼离心风机性能影响的分析

多翼离心风机流道窄,叶片数分布多,压力系数及流量系数大。叶片弦长短、数目多,导致稠度大,这种风机内部滑移系数有别于其他类型离心风机。科学合理的设计叶片数,会使多翼离心风机得到好的尾迹流场分布。为了研究稠度对风机性能影响。本文选取三种不同叶片数目的叶轮作为研究对象,通过数值仿真手段,对其内部流场及外部特性展开研究,研究结果表明:有48片叶片的多翼离心风机,具有较好的内流分布及外部特性,最后通过性能试验对这一结论进行了验证。     

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%。     

采用进气端叶片开槽降低多翼离心风机气动噪声的研究

叶轮是空调用离心风机风道系统的核心部分,对离心风机的气动性能和噪声有重要影响。本文设计了一种顶端开槽的多翼离心风机叶片,采用数值计算方法研究了叶片进气端开槽对空调用多翼离心风机气动性能和噪声的影响,通过实验测试验证了进气端开槽叶片的降噪效果。结果表明:采用叶片进气端开槽结构能够改善叶轮顶端间隙区域内低速流动状态,抑制叶轮通道内旋涡的扩展,有效降低风机宽频噪声。与原型多翼离心风机相比,采用叶片进气端开槽结构,在保持风量基本不变情况下,风机噪声下降了0.8dB。     

柜式空调多翼离心风机的数值模拟

采用二维粘性数值模拟方法对某柜式空调多翼离心风机进行数值模拟，分析多翼离心风机的内部流场，预测风机的风量静压性能，预测结论与试验结果较接近，说明柜式空调多翼离心风机设计时可以采用数值模拟技术，以减少实物模型试验，降低产品开发成本。     

扭曲叶轮对多翼离心风机内流及噪声特性的影响分析

针对扭曲叶轮多翼工频离心风机内流及声学特性的探究问题,研究了不同叶轮扭曲度对多翼离心风机的气动性能的影响。首先,建立了离心风机CFD计算模型,进行了离心风机流量-全压效率性能曲线验证试验;然后,利用Fluent计算得到了不同扭曲参数的风机性能数据,速度流线图和A、B处回流涡涡量;最后,基于FW-H方程分析了不同叶轮扭曲度声压频谱图,并分析了不同叶轮扭曲度离心风机的1/3倍频程频谱图。研究结果表明：扭曲叶轮风机较直叶轮风机全压效率下降了7.75%～8.07%,且存在去偏心涡的现象;扭曲叶轮可减少涡流的形成,有效降低风机噪声,在基频1 300 Hz处,3°,6°和9°扭曲叶轮风机噪声分别降低了0.06 dB、1.15 dB和8.35 dB,可见扭曲叶轮可应用于多翼离心风机的降噪设计。     

多翼离心通风机全流场数值模拟与性能预测

针对多翼离心通风机建立全流场整机模型,采用计算流体动力学方法对其在设计工况下的内部三维流场进行了定常数值模拟,揭示了其内流场的基本特征,通过试验验证了数值方法的可靠性,并预测了多翼离心风机的多工况性能。     

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。     

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。     

叶片进口安装角对多翼离心风机噪声的影响

应用数值模拟的方法,分别对多翼离心风机进行了稳态、非稳态及声学计算,并进一步研究了叶片进口安装角对多翼离心风机性能和噪声的影响,获得了风机在设计流量下的性能、蜗舌处压力脉动及风机进口噪声随叶片进口安装角的变化规律。最后,在对数值结果分析的基础上,获得了提高风机性能及降低风机噪声的最佳叶片进口安装角。     

基于三维扭转叶型设计的多翼离心风机噪声的数值仿真与分析

本文通过计算流体力学(CFD)和Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H)方程相结合的方式，对含扭转叶型的三维多翼离心风机进行流动与噪声仿真模拟，研究了叶型扭转对于近场和远场测点噪声声压级的影响，并实现了风机的降噪优化。通过分析流场发现由于相对迎角的增大，多翼离心风机的叶片靠近底侧壁面处存在明显的气动分离问题，因此对风机叶型进行扭转设计，分别计算了不同底部扭转角构型的远场和近场测点的噪声声压级。对比不同底部扭转角噪声声压级的计算结果发现，随着底部扭转角的增加，远场和近场声压级都出现了先降后增的趋势，最终在底部扭转-35°时得到最优的远场声压级。经实验验证，扭转叶型与原始叶型相比，远场的平均声压级降低了1.3dB。     

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。     

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。     

多翼离心通风机的优化

通过多翼离心通风机的大量实验，采用逐步回归建立了效率、噪声与叶轮结构参数及风机性能参数间的近似函数式，并运用惩罚函数法对风机效率、噪声双目标函数进行优化，提高了多翼风机的效率。     

多翼离心风机的内流特性及其噪声研究

结合多翼离心风机各个组成部件的结构特点，回顾了近年来国内外有关多翼离心风机的内流特性及其噪声的研究现状。气流分布不均匀，风机前盘涡流区域、叶道的边界层分离以及从蜗壳逆行回到叶轮进口的回流是影响多翼离心风机性能的主要因素。在试验研究的同时，采用CFD手段进一步深入研究多翼离心风机内流场特征，并在风机设计时反映上述影响因素，从而有效地提高风机效率、降低风机噪声，应是今后研究的一个主要方向。     

基于MATLAB的多翼离心风机参数化快速成型方法

为实现多翼离心风机主要部件的参数化快速成型,以工程设计理论为基础,应用MATLAB编写程序实现其主要部件从设计要求到三维模型数据计算和三维模型数据从MATLAB到CREO的交换过程,同时应用MATLAB生成的数据文件在CREO中完成多翼离心风机主要部件的快速建模。为提高设计过程自动化程度,提出了一个简单的寻优模型来计算总体结构参数。程序界面友好,参数修改便捷,操作简单,可提高设计过程自动化程度,缩短多翼离心风机原型开发周期。     

采用吸力面仿鱼形叶片的多翼离心风机气动性能研究

为了更好地实现叶片表面的流动控制,提升多翼离心风机的气动性能。本文突破传统仿鱼形叶片型线设计的局限性,基于优化叶片中弧线和鱼体单侧轮廓线发展了一种吸力面仿鱼形叶片。首先采用Box-Behnken响应面实验设计方法对叶片的进口角、出口角、叶片数和轮径比进行参数化设计,通过二次回归拟合得到叶片参数与风量的函数关系及最优参数组合。然后将鱼体单侧轮廓线应用在具有最优设计参数的叶片上,以提升多翼离心风机的气动性能。通过数值模拟方法研究了叶片仿生设计对多翼离心风机气动性能的影响,揭示了吸力面仿鱼形设计叶片的流动控制机理。与原型相比,采用吸力面仿鱼形叶片的多翼离心风机风量增加了8.4%,效率提升了6.73%。研究结果表明：吸力面仿鱼形叶片的叶道内的流场分布明显优于单圆弧等厚叶片和传统仿鱼形叶片,其压力面型线保留了单圆弧等厚叶片的流动控制性能,吸力面型线仿生设计改善了叶片吸力面的流场分布,有效抑制了蜗舌处及其下游通道内的流动分离,提高了多翼离心风机叶轮的做功能力。     

多翼离心通风机的参数化 CAD/CFD前处理的二次开发

采用基于AutoCAD的AutoLISP语言进行多翼离心通风机参数化CAD的二次开发，编制了多翼离心通风机的气动设计及参数化制图程序，并实现与CFD建模模块的接口，编制风机模型网格划分的程序块，将多翼离心通风机网格划分过程自动化。     

分布式送风空调用多翼离心风机集流器的优化研究

通过对分布式送风空调用多翼离心风机进行CFD分析,对比了几种不同结构型式的集流器,并结合实际测试寻求对多翼离心风机的性能及噪声最佳优化方案的集流器型式。研究结果表明,不同集流器结构型式对多翼离心风机风量、噪声有较大影响。改变集流器的圆弧面导流结构,根据气流进入集流器后流动特性增加的集流器内侧扩口,能提升多翼离心风机风量2.3%;增大集流器内径,当集流器包围住叶片宽度的一半左右时风机风量最佳,即(叶轮外径-集流器内径)≈(叶轮外径-叶轮内径)/2时,多翼离心风机风量最佳;集流器增加内侧挡筋后,叶轮前端面与蜗壳间间隙泄漏量减少,风量提升10.7%,噪声降低1.2 dB。