离心泵S形叶片流动特性及水力性能分析

对离心泵而言，叶片出口角β₂是影响泵性能的一个重要参数。基于Fluent离心泵全流场数值模拟，对某型号低比转数离心泵进行了大出口角叶形的改形设计，研究了不同大出口角对离心泵水力性能的影响，并对比分析了原模型泵与S形叶片离心泵水力特性及流动特性。结果表明：离心泵扬程随着出口角的增大而增大，在出口角为90°时达到最大值。当出口角为90°时，S形叶片的水力性能最佳，在设计工况下及大流量工况泵扬程显著提升且效率有小幅度提升，但小流量工况下泵效率略有下降。S形叶片可以有效抑制离心泵叶轮内的边界层分离现象，且随着流量的增大抑制效果越明显。     

纺织用多级离心风机的气动分析计算

对纺织用多级离心风机进行性能测试,发现性能尚有提高余量.选取与工作点接近的最高效率点进行气动校核.气体经过每一级都提高压力、升高温度,因此必须分别对各级计算,把该级出口参数作为下一级进口参数.根据计算结果画出各级出口温度、密度和吸力的变化曲线图,分析该风机存在的问题.叶轮气流出口与回流器进口角接近30°,对气流有较大的冲角损失.而回流器出口角度为30°,对后一级产生较大预旋,使第二级以后压力降低.针对这些问题,提出可行性改进措施.     

不同叶片包角的离心泵试验与数值模拟

在离心泵叶轮的基本外尺寸(叶轮内外半径、叶轮进出口宽度、叶片进出口安放角及叶片数)和设计转速相同的情况下,采用三次曲线对叶片进行造型。设计叶片包角分别为59°、75°和91°的三副离心叶轮C1、C2、C3,其中叶轮C1与传统的单圆弧叶型非常接近。三副叶轮的同台试验结果显示,叶轮C2的最高效率比叶轮C1、C3的效率高1.28%、1.43%。采用数值模拟得到设计工况下三副叶轮内的相对速度场和各流道内的载荷分布,C1叶轮内有明显的回流区,且各流道内的载荷存在较大差异。研究表明：在叶轮外尺寸相同的情况下对叶片造型设计时,存在最佳的叶片包角,单圆弧叶型不是最佳叶型。     

中比转速离心泵无过载优化设计

对D450-60-10型中比转速离心泵进行无过载优化设计,原始方案采用模型换算法设计模型泵进行试验并换算得到原型泵性能,同时利用Fluent模拟得到模型泵和原型泵性能,对泵性能分析后提出基于叶片出口角、叶轮出口直径和叶轮出口宽度等结构参数的3种原型泵优化方案。结果表明:当叶片出口角β2=10°时,与β2=15°相比,功率曲线的拐点更接近额定工况点,且最大功率下降了6.78%,但会牺牲部分扬程;3种优化方案下离心泵都达到了无过载的要求,功率备用系数K均小于1.2;最佳方案(叶轮出口直径D2=0.49m,叶轮出口宽度b2=0.03m,叶片出口角β2=10°)的功率备用系数最低,为1.09,与原始方案相比,扬程和效率分别提高了6.94%、1.95%,为中比转速离心泵无过载设计提供了参考。     

基于水力损失计算的离心泵叶轮叶片出口角选择方法

叶片出口角是离心泵叶轮的关键几何结构参数之一,但在设计过程中,出口角实际是依据设计经验在较大范围内进行选择的,这就使得叶轮的水力性能具有一定的偶然性。为了将出口角选择与叶片数及设计参数相联系,本文基于叶轮内水力损失计算将水力效率表示成了含有设计参数、出口角及叶片数的形式;在其他参数保持一定的基础上研究出口角、叶片数与水力效率的关系,然后通过构建目标函数,使得叶片数和出口角获得最佳搭配组合,使得叶轮水力效率获得极大值;通过研究目标函数中设计系数及叶片数对最佳出口角选择的影响,发现设计参数不但对水力效率值有很大影响而且也决定了最佳出口角的取值。在此基础上,本文提出了依据设计参数选择出口角的方法,实例证明,依据设计参数选择出口角的方法能够快捷地设计出具有较佳水力性能的叶轮,实现叶片数及出口角的选择,避免了传统方法中出口角选择的盲目性。     

贯流风机叶轮参数的模拟研究

贯流风机叶轮参数对风机性能有着决定性的影响,基于某企业提供的原型叶轮,通过二维稳态模拟探讨了叶轮前后缘半径Ri与Ro、叶片倾角a以及叶片弯度角γ等3个重要叶片参数对空调用贯流风机流场和性能的影响。结果表明,叶片前后缘半径比对叶片壁面边界层分离存在较大影响,当Ri/Ro1时,通常能够较好地抑制边界层分离,得到较大的出口流量;对于原型叶片而言,其倾角a的最佳取值范围介于25°到30°之间,且随a增大,叶轮入口流场波动减小;弯度角γ越大,叶轮对气流做功越多,γ为90°时,取得最大流量值716.47 m3/h,相比原叶轮,流量提升4.04%。     

新一代核级离心通风机气动设计与数值优化

本文采用离心通风机现代气动设计方法,选用效率高、噪声低的后弯叶轮,对核级风机进行初步设计并对风机内部流场进行三维数值模拟。通过分析风机全压、效率及内部流场,分别对风机叶片数目、叶片进口角、进口加速系数等参数进行优化,优化后风机效率达到87.74%,全压5 328.6Pa,符合设计要求。样机的性能测试结果表明,在设计工况下,离心风机的效率可达87%以上,数值模拟与试验结果符合,所设计的离心通风机效率、全压符合实际核电站大气安全壳内通风系统的使用要求。     

采用分组模型的高比转速离心风机改进设计

为了提升某高比转速离心风机的气动性能,采用分组设计的方法,结合试验和数值模拟依次对原始风机的叶轮、蜗壳和集流器进行了改进设计。结果表明：叶轮前盘型线对高比转速离心风机的气动性能影响较大,仅对叶轮前盘型线改进设计后,风机的全压和效率分别提升了9.64%和8.91%;双圆弧叶片相较于单圆弧叶片具有更高的设计自由度,可实现对叶轮内部流动更加精细的控制,当双圆弧叶片的相对半径系数和相对叶片角系数分别取0.7和0.3时,全压效率值为87.43%;经过分组改进设计后的风机在设计工况下的全压和全压效率较原始风机分别提升了17.84%和12.79%,最高效率值为88.58%,内部流场得到优化,流动损失明显减小,性能得到全面提升。采用分组模型的改进设计方法可以有效地提升离心风机的气动性能,具有实际工程应用价值。     

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%。     

轴流叶轮叶片设计与计算流体动力学气动特性分析

为了解决低功率轴流叶轮叶片设计研究不足的问题,以叶片结构参数为基础,通过分析计算,提出了一种基于叶型参数的叶片设计方法。该方法依据速度三角形原理,针对叶片几何进口角、几何出口角及叶片弦长等相关要素进行优化与调试,实现轴流叶轮叶片的外形设计,并运用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)进行气动模拟验证。验证结果表明,该叶片功率曲线服从翼型及叶片气动特性规律,输出功率为4.46 W,满足低功率风力机设计要求。     

用于轴流风机的轴流叶轮气动性能试验研究

参照GB/T 1236—2000《工业通风机用标准化风道进行性能试验》,对同一台轴流风机的5种轴流叶轮分别进行了气动性能试验,通过对比5种轴流风机的气动性能试验数据进行分析,研究了单级轴流叶轮的叶片角度和叶片数对其性能参数的影响,得出了全压、风量、效率随叶片角度和叶片数改变的变化规律,试验结果表明:在最高效率工况条件下,首先对比相同叶片角度,不同叶片数的第一组试验系列,得出叶片数Z=6时,风量最大,功率最小。然后在相同叶片数,不同叶片角度的第二组试验系列,得出Z=6,β=38°时,风量最大,全压最大,功率最大,全压效率居中,因此得出应用于新型轴流式灭火风机的轴流叶轮最佳叶片数和叶片角度的组合。     

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。     

离心风机最佳进口及最佳收敛性的理论探讨

一、引言直到现在,风机、压缩机方面文献,在论及叶轮最佳进口设计时,一直沿用这样的观点:最佳的叶轮进口设计,是使气流进入气流的相对速度W_1最小。并由此得出W_1最小时最佳叶片进口直径。同时也得出最佳叶片     

抛雪离心风机叶轮内部流场分析及结构优化

为优化抛雪离心风机性能和内部流场结构,对型号为P4-35-01No.03的抛雪离心风机叶轮内部流场结构进行数值模拟计算。首先,在建模软件Creo中建立三维实体模型,将其导入ANSYS软件中,形成流体域,再用Fluent软件进行流体分析。通过改变主要结构参数,观察不同结构参数下离心风机叶轮区的流场特征。叶轮入口直径增大,则离心风机出口处雪流量减小,出口处雪颗粒速度大幅增加;减小叶片起始直径,离心风机出口处雪流量会急剧减小,并且阻碍出口处雪颗粒速度上升;减小叶片出口角,则会改善叶轮区域速度矢量分布不均匀现象;当叶片出口角为20°时,叶轮所有流道内速度分布沿圆周方向完全一致。随着研究的深入,发现了初步设计中的缺陷,研究结果为今后实际抛雪离心风机叶轮的设计生产提供了参考依据。     

基于控制速度分布的离心风机系统优化设计方法研究

在基于控制速度分布的离心叶轮优化设计方法基础上,建立了前盘子午面成型和蜗壳设计方法,形成了离心风机的优化设计系统。在前盘子午面成型时,用叶片型线与叶轮进口直径和叶片进口角相结合进行优化,使总体参数优化、前盘子午型线及叶片成型三者有机结合。蜗壳设计中考虑了粘性影响,使蜗壳的设计更加高效实用。使用C语言将优化系统编写成程序,并对某型号风机进行优化设计,结果表明,在全工况下优化后的风机效率有明显提高,说明本文建立的离心通风机优化设计方法是可行的。     

离心叶轮分流叶片位置与扩压器相互影响的模拟研究

叶轮分流叶片周向位置改变,将对叶轮与扩压器内部流场产生干扰。对带分流叶片离心压缩机叶轮及扩压器流场进行数值模拟,结果表明:当叶轮匹配叶片扩压器,分流叶片向主叶片吸力面偏置较居中时,叶轮进出口压比降低3.66%,平均出口气流角增加1.54°;分流叶片向主叶片压力面偏置相比于居中,叶轮进出口压比增加1.85%,平均出口气流角增加2.09°,分流叶片吸力面侧低能区减小,气流分离受到抑制,叶轮效率提高。因此分流叶片向主叶片压力面偏置有利于提高叶轮性能。但由于分流叶片偏置后叶轮平均出口气流角较居中时变大,对扩压器叶片形成正冲角,在叶片背弧处产生了分离涡,造成扩压器内流场混乱,使扩压器效率降低。因此,分流叶片偏置后与之相匹配的扩压器叶片的安装角也要相应改变,以抑制扩压器内的分离涡及二次流,提高整级效率。     

多翼离心风机叶轮的多目标优化试验研究

通过叶轮参数的优化来提升多翼离心风机的各种性能指标具有重要意义。研究运用正交试验分析的方法,通过单指标和多指标综合极差分析研究了叶轮进口角α、叶轮出口角β、叶轮内外径比D1/D2、进口段斜切深度比h/B对风机的最大风量、噪声、最大静压和全压效率的影响程度。研究表明:四个因素及其交互作用对不同指标的影响程度是不同的,不同因素的同一水平对不同指标并不一定都是最优的,其中出口角角度值影响程度最大;多指标综合评分分析法针对不同指标进行加权计算,得出最优方案为β(170),h/B (0.1),α(75),D1/D2(0.86);优化后方案的综合性能相比正交设计中方案最优值提升45.6%。     

前倾角45°离心压气机叶轮设计探讨

一、前言前倾叶片和后掠叶片叶轮的离心压气机由于性能明显优干径向直叶片叶轮压气机而得到了人们的高度重视。过去前倾叶片、后掠叶片叶轮的前倾角在62°左右。近几年国外发展了前倾角45°或小于45°叶轮的离心压气机,引起了人们的兴趣。分析计算该叶轮的流场及其变化机理,提出叶片和叶轮的几何设计方法,可为这种叶轮压气机的设计研制提供条件。     

不同叶片出口角下离心泵压力脉动及径向力分析

在试验结果和数值模拟吻合良好的基础上,开展叶片出口角对离心泵压力脉动以及径向力影响的研究。本文以两级矿用潜水离心泵为研究对象,建立4组不同叶片出口角叶轮模型,通过数值模拟获得离心泵外特性,叶轮、导叶、蜗壳的压力脉动分布及叶轮径向力特性,并进行对比分析。结果表明:离心泵内压力脉动呈周期性,当β2=16°和20°时叶轮出口压力脉动强度较大。随着叶片出口角增大,导叶和蜗壳内压力脉动均逐渐增强,且导叶内压力脉动强度大于蜗壳,不同叶片出口角下,导叶及蜗壳内脉动主频均为叶频。叶片出口角的改变也会对叶轮径向力矢量分布产生一定影响,随着β2增大,叶轮径向力逐渐增大,且首级叶轮轴向力大于次级叶轮,蜗壳比导叶有更好地改善叶轮轴向力的作用。     

不同叶片型式对大型双吸双支撑离心风机性能影响的数值研究

对大型双吸双支撑离心风机Y6-2x31NO18F整机进行数值模拟计算,拟探讨3种不同叶片型式(直线叶片、圆弧叶片、对数螺旋叶片)对其性能的影响.研究结果表明:在不改变原风机的蜗壳、进气箱和进风口的前提下只改变叶片型式,对数螺旋叶片全压效率和圆弧叶片比原直线叶片均得到提高;对数螺旋叶片叶轮性能优越的重要原因是气流从叶轮进口到出口的流速逐渐减小,到达叶轮出口的气流速度最小,显著改善了叶片出口流动分离现象,从而降低了叶轮出口的流动损失.