环量分布控制轴流风扇气动性能的机理分析

采用数值模拟的方法,对比研究了不同环量指数的轴流风扇在设计工况下的气动性能,通过分析风扇内部流动结构,揭示了沿叶高变环量设计对气动性能影响的控制机理.结果表明:环量指数取适当的负值时,风扇叶顶通流能力较强,削弱了间隙处逆流对主流的影响,减小叶顶间隙泄漏带来的损失;但环量指数若取值过小,会使吸力面根部沿径向指向叶顶和沿轴向指向前缘的静压梯度较大,促进了附面层的分离,增大了二次流动损失本文的轴流风扇在环量指数取-0.2左右时气动性能最好.     

不同轴向间隙时多级叶轮机械内部流动分析

应用数值模拟技术,计算了不同轴向间隙轴流风扇级内部三维流动和总性能,详细分析了该风扇级分别在最大流量状态和近失速点状态下内部流动细节,分析不同轴向间隙对风扇级堵塞和失速机理的影响,并比较不同轴向间隙对风扇级总性能的影响.结果表明,轴向间隙的大小对风扇级性能影响很大,反压相同时,轴向间隙减小,流过风扇级质量流量、压比、效率均减小.     

叶顶间隙对轴流风机性能影响的大涡模拟研究

为了研究分析叶顶间隙对轴流式通风机性能的影响,分别对1mm、2mm和4mm的三种叶顶间隙建立了三维全流道作为计算域,采用大涡模拟方法对其三维全流场进行数值模拟,得到了轴流式通风机的效率和压升随流量的变化曲线,对比分析了不同的叶顶间隙对风机性能的影响,另外,得到了叶顶泄漏涡的强度和影响区域随着叶顶间隙的增大而增大。     

叶顶间隙变化对压气机性能影响的研究

叶顶间隙变化会对压气机性能产生影响。本文应用NUMECA软件建立了1.5级轴流压气机模型,模拟盐雾腐蚀导致压气机叶顶间隙增大,提出平间隙、斜间隙两种间隙变化方案,通过改变间隙、转速和出口背压实现变工况,计算得到不同工况下压气机的各项性能参数。分析间隙变化前后压气机的总体性能变化以及流场变化情况。总体性能里包括流量、效率、压比、轴向力、扭矩和喘振裕度等,流场中性能参数的分布包括相对速度、熵、相对总压损失系数、相对马赫数、静压等。通过本文较为详细的论述,得到间隙变化对压气机各项性能的影响规律。     

微型轴流风扇结构改进的数值与实验研究

提出了微型轴流风扇的一种新型改进结构。应用RNG k-ε模型,对二组模型的原型与改进型进行了数值计算;利用风洞测试系统,进行了静态特性的实验研究。计算与实验结果显示:(1)改进型的静态特性明显优于原型;(2)实验结果与数值计算结果基本符合,CFD能够有效地起到预测作用;(3)结构改进后,速度沿径向分布较为均匀。叶顶分离涡、间隙涡和倒流等情况得到较大幅度的改善;(4)结构改进使湍流强度增加、边界层厚度减薄,能量损失得以降低,从而提高了微型轴流风扇的静态特性。     

叶轮偏心间隙气流激振力的数值模拟

叶轮偏心引起的叶顶间隙气流激振影响透平轮机械的安全运行,运用CFD理论研究了气流激振问题,通过Fluent软件对轴流引风机的一级带偏心叶轮的内部流场的数值模拟,计算出了该级叶轮由于叶轮偏心引起的叶顶间隙静态气流激振力,该数值模拟计算结果与理论计算结果取得了较好的一致.通过改变叶轮的叶顶间隙、偏心距以及转速,可以发现由叶轮偏心引起的叶顶间隙静态气流激振力F与叶顶间隙δ成反比,与叶轮偏心距e、转速n成正比.     

轴流压气机转子叶顶凹槽及其改进结构研究

为揭示叶顶凹槽对轴流压气机气动性能的影响和机理,本文对一试验台转子进行了全工况数值模拟,计算性能与试验结果取得很好的一致性。在此数值模型基础上对叶顶凹槽及其改进结构—叶顶篦齿进行了数值研究,研究分析表明:叶顶凹槽降低了泄漏流流量,但转子效率和失速裕度均有所下降,主要因为叶顶泄漏流在逆压梯度的作用下沿槽内向叶顶前缘方向流动,使前缘附近泄漏流反流程度增大,造成二次流损失及通道堵塞程度增大;凹槽深度是影响转子气动性能的主要因素。将叶顶凹槽分割开形成叶顶篦齿结构,在效率下降很小的情况下提高了转子的失速裕度;通过调整篦齿位置可进一步提高转子的气动性能;叶顶篦齿的应用存在特定的叶顶间隙范围。     

不同叶片相对厚度对矿用轴流通风机性能的影响研究

针对叶片结构参数会影响矿用轴流通风机的性能,其参数含叶片相对厚度、叶顶间隙、叶片安装倾角等,以叶片相对厚度为变化参数,研究了轴流通风机内部流场、全压效率的变化规律.研究结果表明:对于矿用轴流通风机径向截面上的速度、出口风速、风机全压、运行效率,都随着叶片相对厚度的增大呈现先增大后减小的变化趋势,且在叶片相对厚度参数是4...     

轴流风扇叶顶沟槽对间隙流动控制机理研究

采用数值和试验方法研究了轴流风扇叶顶沟槽对叶顶间隙泄漏流的控制机理。对比分析4种不同槽宽比(3:1,6:1,8:1,10:1)的叶顶贯穿式沟槽结构对叶顶泄漏涡的发展的影响。结果表明,不同槽宽比的沟槽都能削弱叶顶泄漏流强度,获得比原型更好的风扇效率,槽宽比越大对风扇效率的提升效果越明显。其主要作用机理是通过沟槽将压力面部分流体引射到吸力面形成射流作用,将原叶顶泄漏涡吹离叶片吸力面,并在沟槽下游顶部产生一个同向的新叶顶泄漏涡,新叶顶泄漏涡与原叶顶泄漏涡相互作用,降低了原叶顶泄漏涡的强度。     

对旋轴流风机叶顶间隙对其性能的影响

为了探究改变对旋轴流风机两级叶轮的叶顶间隙对其性能的影响，建立不同叶顶间隙下风机三维模型，利用Fluent进行数值模拟，并结合风机性能试验验证仿真的正确性。分析压升、效率、轴功率、湍流动能和叶顶泄漏涡随两级叶轮叶顶间隙的变化情况，结果表明：在相同流量下，压升、效率随间隙的增大而减小；与第一级叶轮相比，间隙对第二级叶轮的轴功率、湍流动能及泄漏涡影响更加显著；随间隙增大，叶顶泄漏涡的强度和影响区域越大。     

完全可逆地铁风机的三维优化设计

采用试验设计、流场结构分析和叶片造型调整相结合的方法,对完全可逆地铁风机进行三维优化设计。结果表明在不改变风机外径、转速和叶尖间隙的情况下,风机的性能得到大幅改善。设计工况下,风机正转全压效率达到82.3%,比初始设计提高9.1%;风机反转全压效率达到79.1%,比初始设计提高3.3%;风机的内部流场合理,没有明显的分离和回流;风机出口低压区得到明显改善。风机的性能曲线比较平滑,变工况性能好;经性能试验验证,优化设计后的风机各项指标均达到了设计要求。     

低压轴流风机叶顶间隙对叶尖涡及外部性能的影响研究

基于其一动叶可调的低压轴流风机叶轮,通过对其在不同叶顶间隙下的叶顶区域进行数值模拟分析。计算结果分析表明:该轴流风机在叶顶间隙较小时虽然会出现泄漏流动,但不一定会出现泄漏涡,随着叶顶间隙的增大,泄漏流动将变得不明显,取而代之的是泄漏涡,并且泄漏涡的强度和影响区域随着间隙的增大而增大;在相同流量下,通风机的全压随着叶顶间隙的增大而减小;随着流量的降低,叶顶间隙越大,越早进入非稳定状态。     

对旋轴流风机叶顶形态对其性能的影响

为了探究改变叶顶结构对风机性能的影响，采用Fluent对不同叶顶形态的对旋轴流风机性能进行数值模拟。分析了不同叶顶形态对风机效率、全压、叶顶泄漏流和泄漏涡的影响。结果表明：风机效率随叶顶开槽长度的增加而增大。在开槽长度和深度相同时，与第一级叶轮相比，改变第二级叶轮的叶顶形态对风机性能的改善更加显著。与后缘相比，在叶顶前缘开槽对风机性能改善更大。叶顶开槽后，间隙处形成泄漏涡，且叶顶泄漏流入口处涡流强度明显提高，可有效削弱叶顶泄漏流的发展，改善风机性能。     

Numerical study on the effect of the tip clearance of a 100 HP axial fan on the aerodynamic performance and unsteady stall characteristics

In this study, a numerical analysis was conducted to investigate the effect of the tip clearance on the aerodynamic performance, internal flow characteristics, and stall region characteristics of an axial fan. Three-dimensional steady and unsteady Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) calculations were conducted with a shear stress transport (SST) turbulence model. Tip clearance ratios of 0, 0.01, and 0.02 were applied to the impeller. As the tip clearance ratio increased, the aerodynamic performance of the axial fan decreased at both the design and the off-design conditions. The correlation between the tip leakage vortex (TLV) and the flow angle of the velocity triangle was presented for the difference in the tip clearance and flow rate. As the flow rate increased, the differences in the aerodynamic performance induced by the tip clearance ratio decreased. As the tip clearance ratio increased, the size of the TLV increased and gradually moved in the circumferential direction to interfere with the main flow at the low flow rate. Meanwhile, the size of the TLV was similar and gradually moved in the axial direction even if the tip clearance ratio increased at the high flow rate. The pressure fluctuations were observed by the fast Fourier transformation (FFT) analysis to compare and analyze internal flow characteristics at the stall region and design point. The static pressure was converted to the appropriate magnitude. The locations of the highest magnitude were shown to be different at the stall region and the design point, respectively.

     

对旋轴流风机叶顶间隙对其气动噪声的影响

为探究改变叶顶间隙对矿用对旋式轴流风机气动噪声的影响，建立不同叶顶间隙的风机三维模型，并结合风机性能试验验证模型的正确性。利用Fluent对风机进行定常模拟、非定常模拟和噪声预估，分析了声功率级和声压级随叶顶间隙的变化情况。结果表明：叶根与轮毂交界处、叶顶间隙处和相邻两叶片中间部位的声功率级随间隙的增加而增大，且叶顶处吸力面声功率级高于压力面。不同间隙下风机的A级声压值总体上呈先急剧下降后上升再逐渐下降的趋势，间隙变大后，风机在各监测点处的A级声压值随之增大。与高频处相比，间隙对中低频处的A级声压值影响更加显著。     

轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响

对某型号对旋轴流通风机进行试验研究,获得3种轴向间隙下风机的轴功率曲线 . 采用计算流体力学(CFD)的方法,对不同工况下风机内流场进行数值模拟研究,得到不同轴向间隙下的叶片表面压力系数增量曲线根据试验和模拟结果,详细分析轴向问隙对叶片做功能力的影响.发现了轴向间隙对对旋叶栅做功能力的影响规律. 为对旋风机设计提供有...     

集流器形式对轴流式风机性能影响的研究

采用CFD数值模拟方法研究了不同结构形式集流器对大型轴流式风机性能的影响.计算得到了风机压升和效率随流量变化的性能曲线,对比分析了不同结构形式集流器对风机性能影响的原因,为合理设计与选择集流器形式改善风机性能提供了依据.     

基于ANSYS的离心风机叶轮结构优化研究

叶轮是离心风机的核心部件,由于叶轮是高速旋转的部件,动静之间不能有接触,同时动静之间的间隙通过泄漏损失和二次流损失直接影响风机的效率。为有效地控制叶轮和形环之间的间隙,本文提出在叶轮轮盘侧添加凸台结构,采用4种改进设计方案。利用通用有限元分析软件ANSYS进行计算分析[1-3],综合考虑叶轮应力、应变等因素,最终得到了在新型设计方法下的最优设计方案。结果表明,新型设计改进方案有效地减小了叶轮的轴向位移量和径向位移量,为叶轮和形环之间的间隙设计提供了依据,进而可以最大限度地减少漏气损失和二次流损失。     

叶顶间隙对轴流式叶轮机械性能及噪声的影响研究进展

在轴流式叶轮机械中转子与机壳之间存在一定的间隙,该间隙的大小对叶轮机械的全压、效率和噪声等均有很大影响。结合近年来在叶顶间隙领域开展的研究,详细综述了国内外在叶顶间隙对轴流式叶轮机械性能及噪声的影响等方面的研究进展,并对叶顶间隙在今后的发展方向进行了展望,为叶轮性能的优化提供参考。