不同叶片厚度对轴流风机流动特性影响的数值模拟

为了获得不同叶片厚度对轴流风机流动特性的影响,对叶片相对厚度为6%、9%、12%以及15%的4种风机进行了数值模拟。结果表明:薄叶片风机在设计流量点附近有更好的气动性能,但流量变化对风机性能的影响明显大于厚叶片风机,厚叶片的风机有更大的稳定工作区间。叶片厚度的增加,改善了叶片前缘附近的流动情况,但使叶片尾缘附近的做功能力减弱,流动分离更加严重;减小了叶顶泄漏流对主流的影响和叶顶二次流动强度,但叶片中尾部二次流强度增加,使流动失稳,增加了能量损失,使得风机气动性能降低。     

长短复合导叶对两级动叶可调轴流风机 性能的影响

为研究长短复合导叶对动叶可调轴流风机性能的影响,以某大型两级动叶可调轴流风机为对象,构建了第二级导叶后部和前部长分别依次缩短10%等10种长短复合导叶方案,采用FLUENT软件对不同方案下的轴流风机进行了三维定常数值模拟,分析了复合导叶对风机性能、内流特征和静力结构的影响。研究表明:长短复合导叶对轴流风机的性能有显著影响,在中小流量侧导叶后部缩短10%和20%方案气动性能得到提升,在大流量侧则与之相反;其他缩短方案其性能均低于原风机,导叶后部缩短风机性能优于导叶前部缩短情形;在设计工况下,导叶后部缩短10%时第二级动叶表面压力发生变化、做功能力增强,整机熵产率有所增加,第二级动叶应力和总变形有所增大,振动减弱,但满足使用要求。     

叶片切割对轴流风机性能影响的数值研究

叶片切割是解决实际风机裕量过大问题的一种简单而有效的手段。以OB-84型动叶可调轴流风机为研究对象,模拟叶片相对切割量为5%、10%和15%时叶顶间隙改变和不变情形下风机的性能曲线变化,探讨切割量、叶顶间隙对风机内流特征和性能的影响,得到切割前后风机运行工况点的关系式。研究表明,与原风机性能相比,叶片切割后全压和效率性能曲线均有不同幅度下移,叶顶间隙不变时在设计流量附近的性能优于叶顶间隙改变时的性能,过大流量下则相反;由于轴流风机参数裕量选择过大导致风机通常运行在设计工况点左侧,因此,轴流风机叶片的切割应保持叶顶间隙不变以保证其性能下降较小;叶顶间隙对切割前后的运行工况点关联式具有显著不同的影响,所得关系式可用于确定叶片的实际切割量,对轴流风机叶片切割改造具有重要的实际应用价值。     

采用仿海鸥翼型叶片提升轴流风机气动性能的研究

为提升轴流风机的气动性能,受到具有良好滑行飞行性能的海鸥翅膀独特的翼型结构的启发,本文研究通过提取海鸥翅膀特定截面位置处的翼型结构应用于轴流风机的叶片设计中,考察了叶片仿生设计对空调器用轴流风机气动性能的影响。首先采用数值计算方法求解定常流动雷诺时均Navier-Stokes方程,对仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动性能及其内部流场进行分析,然后采用大涡模拟方法和FW-H声类比方法对轴流风机的气动噪声进行数值预测。结果表明：在相同的设计转速下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的气动效率提高了3.1%;在相同风量条件下,仿海鸥翼型叶片的轴流风机的噪声相比于原型风机降低了约1.0dB(A)。采用仿海鸥翼型叶片,风机叶片表面的静压分布均匀,叶片中段的压力脉动明显减少。同时,在风机进口轮毂处和叶顶区域,流动分离被抑制,叶片尾迹涡脱落引起的气流脉动和气流不均匀性相对减弱,这就有效提升了轴流风机的气动性能。     

完全可逆轴流风机的设计与优化

针对可逆轴流风机S型叶片正反向运行损失较大,效率难以大幅度提高的问题,本文分析了组合叶栅相对于S型叶片的优势,采用组合叶栅的构想设计组合叶片可逆风机;采用可控涡扭向规律的设计方法设计出高效轴流风机单转子;为了探索可逆风机组合叶片设计中前后排叶片的相对位置对风机总性能的影响,对组合叶片设计进行了基于不同轴向和周向位置的布局探索,共建立了16套不同的转子模型,并进行详细的数值计算和分析对比,得出了可逆风机组合叶片设计前后排叶片布局的最佳方案,最终得到的完全可逆风机的性能满足要求,正反风效率均在85%以上。同时,由于前后排叶片的完全对称布置,保证了风机正反风性能的完全可逆性。     

基于风机进口预旋的数值分析与应用研究

运用NUMECA软件对轴流风机在预旋角为-30°～30°范围内的流动情况进行数值模拟,获得了风机总体性能变化规律,叶片载荷和流动损失分布,以及气流参数沿叶高及周向分布情况,详细分析预旋调节对风机性能的影响,这些将为前导叶以及VSR预旋装置的设计和调节提供参考依据。     

叶片顶切对大型轴流风机性能的影响

对等环量设计的动叶可调大型轴流风机的叶片进行顶切,通过整机三维流场分析,得到了不同轮毂比和不同动叶安装角度的风机性能曲线.通过采用两种流量系数表示方法,对切割后的风机性能进行了对比分析,发现当轮毂比从0.56变化为0.6和0.65时,即切割量小于叶片长度30％时,风机的无因次性能曲线基本没有变化;当轮毂比切割为0.7时,风机性能明显恶化,通过叶片切割来改变风机流量的方法不再适用.     

基于AxSTREAM的动叶可调轴流风机后导叶的匹配设计

基于一体化透平机械设计平台Ax STREAM完成对某型商用R级动叶可调轴流风机的后导叶匹配设计;并对比分析了设计后R+S级和设计前R级风机的性能。结果表明,对R级动叶可调轴流风机匹配后导叶,能够部分地利用叶轮出口旋绕动能,提高通风机的压力,使得通风机效率也相应地得到提高。此外,为轴流风机的气动设计计算提供了快捷高效的数值方法。     

弦向掠叶片对动叶可调轴流风机性能影响模拟

叶片弦向弯掠技术是提升轴流风机气动性能的有效手段。针对带后置导叶的OB-84型单级动叶可调轴流风机,利用Ansys数值软件,对比叶片掠设计前后风机的性能曲线和内流特征,开展静力结构特性分析并进行了噪声预估,探究了前掠角度在不同动叶安装角下的影响。结果表明:设计安装角下,前掠叶片能有效提高叶轮做功能力和导叶扩压能力,减少泄漏损失,提升风机整体性能,在小流量侧和大流量侧效果更明显;设计流量下前掠8.3°性能最优,全压和效率分别提升2.1%和1.68%,但气动噪声有所增大;叶片掠向改型后虽变形增大,但仍满足材料强度要求;在变安装角下,前掠叶片风机性能均有所降低。设计安装角下所得最佳前掠角度适用于长期带基本负荷的轴流风机。     

轴流风机关键特征参数变化的气动性能计算方法

通过对轴流风机基元级截面处的气动力分析,应用儒可夫斯基升力定理和动量定理,结合速度三角形和叶轮进出口截面间的气动参数间关系,建立了风机全压、流量、功率、全压效率与叶片平均相对速度、升力系数、叶片安装角、叶片数、叶片弦长间关系的数学模型。并考虑到叶栅翼型与孤立翼型间升力系数的差异,对叶栅翼型升力系数修正到相对应的孤立翼型升力系数。基于现有产品性能按本数学模型进一步建立了变安装、变叶片数和变叶片弦长后的风机性能参数关系式。计算实例结果表明,该计算方法能满足工程需要。     

新型地铁风机动叶安装角度的变化对风机性能的影响

对带有前后对称导叶的新型可逆轴流风机的内部流场进行了数值模拟,设计了4种可逆轴流风机并进行了新型可逆轴流风机的性能预测和流场分析,得出了动叶安装角的变化对可逆轴流风机性能的影响,随着叶片安装角度的增加,风机的最高效率增大,最高效率点对应的流量也相应增大,同时风机在较大的工况范围内均能保持较高的效率和压升.     

叶片尾缘凹陷结构对空调用轴流风机性能的影响

根据建立的窗式空调用室外机的数值仿真模型,首先对室外轴流风机的风量-静压特性进行数值研究,通过与实验测量的比较,验证了本文数值计算的有效性。考虑到轴流风机降噪的要求,本文研究了两种叶片尾缘凹陷结构对轴流风机气动性能和噪声的影响。进一步考虑到轴流风机风量的提升要求,考察了叶片高度变化对轴流风机风量和噪声的影响。研究结果表明,轴流叶片尾缘的凹陷可以改善叶片表面压力分布,减小叶轮叶片尾迹,降低室外风机气动噪声。在不同转速下对空调用室外轴流风机的风量和噪声进行测量,发现在小风量条件下采用叶片尾缘凹陷结构可降低风机噪音1.0d B以上;在大风量条件下,采用叶片尾缘凹陷结构,降噪效果有所下降。如果保持叶轮转速和半径不变,在可装配条件下,叶片高度从58mm增加到79mm,空调用室外轴流风机的风量较原型增加了75m~3/h,增幅达15.5%。     

叶片数对轴流风机气动性能影响的数值研究

叶片数量是影响风机气动性能与经济性的重要因素。本文针对空调器室外机用轴流风机的性能要求，设计了二叶片、三叶片和四叶片轴流风机。采用数值计算方法，研究了叶片数量对轴流风机气动性能的影响。研究结果表明：叶片数量越少，湍流度越大，风机进出口气流扰动加剧，气动涡流噪声也随之增大；二叶片风机由于其叶片数最少，其出口风量相比四叶片风机减少了23.5%，三叶片风机相比四叶片风机其出口风量减少了4.7%。随着叶片数量的减少，尽管风机做功能力有所下降，但叶片用材减少，风机的加工制造成本也相应降低。     

烤烟用低压轴流风机性能试验研究

结合国内部分烤烟用低压轴流风机的发展趋势,针对KY7A系列不同结构风机,进行进气性能试验,依据轴流风机进气试验,给出测试得到的外部性能曲线。试验结果显示风机出口动静压、总压及噪声受叶片数量和叶片造型影响,为从整机角度选用合理的风机提供了依据。     

仿鸮翼叶片对轴流风机气动噪声特性的影响研究

基于逆向工程技术提取长耳鸮翅膀沿展向40%位置处的截面型线进行仿生翼型叶片重构,按照型线厚度分布规则应用于轴流风机叶片的改型设计中。由于轴流风机叶片的弯掠变化对风机气动性能有较大的影响,本文以原型风机的中弧线分布为依据,采用鸮翼的厚度分布进行轴流风机叶片的仿生设计。采用大涡模拟方法结合声类比FW-H方程的求解,对轴流风机的气动性能和噪声进行了数值模拟计算,并与原型风机性能进行比较,揭示了仿生叶片对轴流风机气动性能和噪声的影响。研究结果表明:仿生翼型既能保证轴流风机的气动性能,又能在一定程度上降低轴流风机的气动噪声。仿鸮翼叶片特殊的厚度分布有效降低了叶片表面的非定常压力作用和叶片表面的声压脉动强度。从获得的轴流风机的气动噪声频谱图可以看出:采用仿鸮翼叶片能够降低轴流风机中低频区域的宽频段噪声和离散噪声。     

弯掠轴流风机叶轮不同安装结构的性能试验分析

结合国内低压轴流风机的发展趋势,针对一种前弯前掠叶片轴流风机,系统地进行多组进气性能试验,给出了测试得到的外部性能曲线,并讨论了叶片安装角、吹风方式和叶顶间隙对风机性能的影响,为低压轴流风机的优化匹配提供了依据。     

双凹槽叶顶结构下的轴流风机性能及叶片振动特性研究

叶顶采用双凹槽结构是一种通过有效阻碍叶顶泄漏流进而改善叶轮性能的措施之一。基于FLUENT数值模拟软件,以OB-84型动叶可调式轴流风机为研究对象,模拟风机在原叶顶及三种不同开槽深度的双凹槽叶顶下的性能,探讨间隙内部及其附近泄漏流场变化及损失分布特征;并利用ANSYS有限元动态分析模块校核原叶顶及双凹槽叶顶时叶片的振动特性。研究表明:双凹槽叶顶结构改善了泄漏流场的分布,阻碍了泄漏流的发展,削弱了泄漏流与主流的掺混;采用双凹槽叶顶结构后风机性能发生显著变化,设计工况下风机全压有所下降,同时效率得到一定程度的提高;开槽深度对风机性能的影响在设计流量附近较为显著,而在大流量下对风机性能影响较小;设计工况下叶顶开槽深度为3 mm时风机具有最优的性能,效率较原风机提高了1.05%,喘振裕度也有所改善。叶片振动特性的校核结果表明双凹槽叶顶下叶片各阶固有频率较原叶顶时均有所增加且避开了叶片通过频率,即采用双凹槽叶顶结构不会引发叶片共振。     

600MW机组双级轴流引风机叶片漂移事故分析与处理

某热电公司7#锅炉引风机为双级动叶可调轴流风机。在机组停运后的开机过程中,引风机A发出异响并伴随振动异常,经停运检查风机,发现第一级动叶有3片叶片发生不同程度的漂移。采取了校正漂移叶片的紧急处理措施,及时恢复了风机的安全运行。经查实动叶片卡涩是发生漂移的主要原因。并提出了风机停运期间定期开关动叶能有效地预防风机叶片漂移。     

双级动叶可调轴流风机小试重现场动平衡异常机理研究

介绍了双级动叶可调轴流风机动平衡的研究现状以及影响系数法在现场动平衡中的应用原理,分析了该类风机在制造厂和运行现场的结构及安装条件差异,指出小试重现场动平衡时常出现配重质量较大及振动异常等问题;从理论角度分析并指出病态方程、影响系数畸变以及影响系数动态变化是造成问题的三种可能原因。为进一步确认问题产生的原因,设计并完成三组现场动平衡对比试验。实验结果表明影响系数畸变是造成小试重时异常的根本原因。本研究为双级动叶可调轴流风机现场动平衡人员的动平衡质量和动平衡效率提供帮助。     

对旋式轴流风机变环量流型的改进设计

为进一步提高对旋式轴流风机设计性能,在采用等环量设计方法优选得到的高压比、高效率风机设计方案基础上,在保证设计点两级等负载分配前提下,采用变环量流型设计方法,分别对比研究了两级转子不同展向载荷分配规律对对旋式轴流风机性能的影响,从中确定了性能最佳的两级转子径向载荷分布规律,并给出了近似描述该变化规律的数学表达式.