单级跨音速离心压缩机叶片扩压器和不同蜗壳形式耦合的内部流动数值研究

对单级跨音速离心压缩机具有对称和非对称两种形式的圆形截面蜗壳的内部流动进行数值研究, 分析蜗壳内部流动以及蜗壳与扩压器相互作用所导致的流动现象和不同工况条件下蜗壳进口周向流动的不均匀性以及两种蜗壳布置形式下各部件的流动损失.计算结果表明:在设计流量下和大流量下,对称蜗壳的蜗舌附近叶片扩压器通道中出现了回流,发生位置都在叶片扩压器叶片凸面;偏心蜗壳仅在大流量时出现回流现象,蜗舌附近区域内部流动情况略好于对称蜗壳.在非设计流量下,静止部件内部损失均大于设计流量,其中在大流量下尤为明显:扩压器内部损失在静止部件总损失中均占到80%以上,蜗壳内部损失小于20%;小流量下叶片扩压器内部损失所占比例小于大流量工况.     

离心风机蜗壳内部流动研究

对自主开发的7-40风机进行了性能试验测量和全工况整机数值模拟,并对大中小三种流量下风机蜗壳的内部流场进行了全面的研究.通过对蜗壳内多个横截面的通流速度、静压和二次流分布的详细分析,探讨了三种流量下离心风机蜗壳内部二次旋涡流动的形成和发展、最大和最小主流速度的位置的变动,研究了蜗壳内通流速度方向的扩压等蜗壳空腔内部流动的变化规律,分析了蜗壳对叶轮流动的影响.     

影响离心蜗壳内速度场分布的流量因素

利用ＬＤＶ 测量了矩形断面离心蜗壳内的速度场，通过比较１００ ％ 、６０ ％ 和２３ ％ 设计流量工况下离心蜗壳内的流动分布，分析了流量对离心蜗壳内速度场的影响。     

Y4-73离心通风机叶轮的高比转速优化设计研究

为了提高Y4-73离心通风机在大流量工况运行时的气动性能,在原通风机蜗壳不变的基础上,优化设计了一种高比转速叶轮,结合试验和数值模拟对其气动性能进行分析并研究了3种不同叶型对该风机性能的影响。研究结果表明,与改进前相比,高比转速离心通风机最高效率点向大流量工况偏移,虽然风机最高效率点的效率较原风机降低了3%,但在实际应用的大流量设计工况下,效率提升了10%。在此工作点下,改进后的高比转速叶轮与原蜗壳匹配性更好,叶片负荷提高,在靠近蜗舌和叶轮前盘处的流态有较大改善。当风机叶片为板型时,在设计工况下效率较薄翼型风机提升了1%。板型叶轮叶道内的流动分离现象有所减弱,尾迹损失小,叶轮出口气流角较大,使得叶轮出口处有效通流面积增大,从而提升了叶轮的做功能力,同时减小了蜗壳内的流动损失。     

极大流量工况下离心泵内部流场数值分析

针对离心泵极大流量工况下内部流动特性的问题,应用流体动力学软件Fluent,采用RNGκ-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对某一高比转速离心泵内部流场进行了数值模拟,并与实验结果进行了比较。对比分析了4种不同流量工况下离心泵内部流体速度和压力分布以及离心泵的外特性。研究结果表明,在设计流量工况下,离心泵内部压力分布均匀,速度迹线平滑;较大流量工况下,蜗壳压力不断减小,速度分布不均匀;极大流量(1.7Qopt)工况下,蜗壳出口处出现局部负压现象,速度流线产生的漩涡增大,在扩散管局部位置流体受到冲击,容易出现回流现象。针对离心泵在不同工况下以及达到极大流量工况下内部流动随流量变化规律的研究,可为高比转速离心泵多工况优化设计、延长使用寿命提供参考。     

离心通风机蜗舌及出口流场的数值模拟分析

通过对离心通风机的变工况定常流动数值模拟,主要研究了蜗壳舌部及出口流场结构的演变规律,并分析了不同工况下所对应的风机特性变化实质,指出就蜗壳而言,其小流量工况时的"喉部"挤压现象、大流量时的出口流动漩涡及蜗舌回流现象,是影响风机整体特性及运行工况范围的主要因素之一;改善蜗舌及出口几何结构,可以有效提高风机的压头及运行效率.     

离心泵蜗壳内部非定常流动测量

利用LDV（激光多普勒测速仪）在最优工况和小流量工况下测量了比转速为93的单级悬臂蜗壳离心泵输送水时蜗壳内的非定常流动。研究表明,蜗壳内液体速度随叶轮转过角度呈周期性脉动。随着测量点离叶轮出口距离的增加,液体圆周分速度衰减较快,变得越来越均匀,周期性脉动越来越弱。速度波动值随测量点与叶轮出口距离增大而减小,其波动幅度占速度平均值的30％-70％。液流角波动值比速度波动值高1—2个数量级。离隔舌越近,速度和液流角波动值越大,隔舌对非定常流动的影响越显著。小流量工况的速度和液流角波动值比最优工况高。流动沿叶轮圆周是非轴对称的。蜗壳内流动是扩散的。小流量工况下,蜗壳流速比最优工况更不均匀,扩散更严重。     

板式无蜗壳离心风机内部流动分析及分流叶片影响

本文采用一种分流叶片结构提高无蜗壳后向离心风机出口静压及效率,来改善风机的性能,达到设计目的。研究表明,无蜗壳离心风机的损失在低流量工况下主要由叶片吸力面分离涡导致,在高流量工况下主要由二次流等因素引起。通过研究不同长度系数的分流叶片对风机内部流动的影响,发现分流叶片长度为叶片长度的一半,在整个流量范围内,均能达到减少分离涡和抑制二次流的效果,使得低流量和高流量下的静压效率均有大幅提高。     

蜗壳断面形状对泵径向力平衡影响的研究与探讨北大核心

本文对采用梯形断面、圆形断面、矩形断面的3种不同断面形状的单蜗壳泵和多蜗壳泵内部流场进行CFD数值模拟分析,研究其径向力的平衡。研究表明,断面形状对泵的径向力及扬程、效率有一定的影响。在小流量工况点时,单蜗壳泵采用圆形断面,多蜗壳泵采用矩形断面径向力较小;在设计流量工况点时,不同断面的多蜗壳泵径向力较单蜗壳泵大;在大流量工况点时,单蜗壳泵采用矩形断面,多蜗壳泵采用梯形断面径向力较好。研究结论对双蜗壳泵的设计和实际生产都有一定的指导意义。     

基于遗传算法的风扇蜗壳结构优化研究

建立了履带车辆冷却风道三维模型与风扇蜗壳CFD分析模型.以空气流动阻力最小为目标,蜗壳几何尺寸为约束条件,提出了计算流体力学与遗传算法相结合的蜗壳结构优化方法.将优化后得到的三维模型与初始模型进行CFD对比,优化后的蜗壳空气流动阻力比优化前减小了9.73%,总空气质量流量增大了2.51%.     

倾斜蜗舌前向离心风机配置简易消声器降噪的试验研究

将前向离心风机原有的直蜗舌结构改进为倾斜蜗舌结构之后,风机噪声已有比较明显的下降。在此基础上,本文在倾斜蜗舌前向离心风机出口分别配置简易共振消声器和简易阻性消声器,并进行了气动性能和噪声特性的实验测量。结果表明:对于具有倾斜蜗舌结构的前向离心风机,在出口配置阻性消声器可以继续取得良好的降噪效果,但是配置共振消声器降噪效果却不理想。对于同一风机,两种降噪措施单独使用时均可取得良好的降噪效果,但同时使用时,各自的降噪效果却不一定具有预期的迭加性,文中对产生这种现象的原因做了初步分析。     

蜗壳宽度对采棉机风机气动性能的影响

为探寻更为合理的采棉机风机蜗壳宽度,分别建立了5种不同蜗壳宽度的风机模型。采用数值模拟的方法分析研究了蜗壳宽度变化对风机性能的影响,并对比分析了改良后的风机和原风机在不同流量工况下的流场特性。结果表明:随着蜗壳宽度增加,风机性能降低。当蜗壳宽度减小10 mm时,风机全压和吸口负压明显增大,风机性能得到提高;但当蜗壳宽度进一步减小20 mm时,风机性能又明显下降。改良后的风机较原风机流场质量得到了一定程度的改善。     

蜗壳宽度对风机性能影响的数值分析

离心风机蜗壳的最佳宽度问题,目前工程中还没有得到完全解决。本文利用数值分析的方法,通过选择不同的蜗壳宽度参数,对4-72、5-48、6-30等三种常用后弯叶片离心风机进行空气动力学计算分析。计算结果表明,合理选择蜗壳宽度参数可以改善蜗壳内部流动特性,提高通风机空气动力性能。     

蜗壳开度对离心风机气动性能影响的研究

研究不同蜗壳开度对离心风机气动性能的影响。采用Pfleiderer机壳型线计算方法,通过改变x值来调节蜗壳的开度,然后数值模拟计算应用不同开度蜗壳的风机,通过对风机整体气动参数、机壳损失分布以及叶轮流场变化的分析来研究开度不同对风机气动性能的影响。数值模拟结果显示,设计机壳时所取蜗壳开度越大,风机流量越大,但其负面影响是全压和效率的下降。蜗壳开度的增加,改善了叶轮流道流动,使其出口更为均匀,掺混损失减小,但机壳表面积的增大带来更大的摩擦损失。机壳开度增加时叶轮内部流动情况的整体改善,是叶轮效率提高的主要原因,但摩擦损失的增加导致了整机效率的下降。     

后置蜗壳斜流风机整机数值模拟

使用商业软件Numeca的Fine／Turbo模块，对包含斜流叶轮与蜗壳一体的斜流风机进行整机计算。对一斜流风机在设计转速下不同工况点进行了数值模拟，并与试验结果进行了比较，吻合较好。通过特定截面的不同流动图谱，证实了蜗壳、叶轮相互作用引起的整机流场的不对称性。研究结果表明，叶轮内部叶顶间隙区二次流动和叶轮与蜗壳相互作用引起的涡系是影响斜流风机效率的主要原因。     

前向多翼风机内部流场的可视化研究

采用丝线法对空调风机蜗壳及叶片流道内流场进行了可视化研究，并将观察结果与风机噪声测量结果进行了比较分析，表明噪声与蜗舌处的分叉流动有关，叶片吸力面出口脱流越严重，噪声越大；叶片入口处的脱流对噪声影响较小。     

贯流风机流场模拟与性能分析

利用计算流体力学(CFD)软件STAR-CD对贯流风机内部气体流动进行了数值模拟,研究了贯流风机的流动状态和结构参数变化对其产生的影响,分析了蜗舌间隙、进口角、蜗壳间隙、蜗舌位置角、出口角变化与贯流风机进、出口流速间的关系,从中寻找出结构参数变化对贯流风机流场影响的规律。同时,还将模拟计算结果与试验结果进行了比较,比较结果表明数值模拟的结果与试验结果基本吻合。     

蜗壳对离心风机内部气动噪声影响的初步数值分析

本文初步建立了一个用于预测离心风机内部气动声场的理论模型,该模型将蜗壳简化为一个封闭的圆柱腔体,并推导了腔体内部声场的表达式。数值分析结果表明,该模型可以反映蜗壳对风机内部声场的影响,为进一步研究蜗壳对离心风机气动噪声由内向外传播的影响提供了基础。     

基于流固耦合的汽车空调多翼离心通风机气动声学特性分析

建立了一个简单几何模型,通过试验验证得出双向流固耦合计算比非耦合计算准确性更高的结论。以某汽车空调系统的多翼离心通风机为研究对象,分析了蜗壳流固耦合作用对通风机气动噪声的影响。利用CFX和ANSYS软件分别进行流场和结构计算。以MFX-ANSYS/CFX为数据耦合平台,采用双向同步求解的方法,对通风机内流场和蜗壳结构响应进行联合求解,并将耦合计算结果与非耦合计算结果进行对比。结果表明,流固耦合作用使得流场压力脉动增强;在考虑流固耦合作用影响后,离心通风机叶轮出口处及蜗壳气道内表面的声功率级明显增大,通风机出口处的气动噪声值增大了5.24dB。     

离心式通风机蜗壳内部流动特性的数值计算分析

应用三维粘性计算流体动力学软件ＳＴＡＲ－ＣＤ对一离心式通风机蜗壳在不同工况条件下的内部流动情况进行了三维不可压缩横定流动的数值计算分析,并对通风机蜗壳壁面压力分布情况进行了预测。文中给出了数值分析结果与实测结果的比较。还对在蜗壳内部加装整流圆筒的情况进行了分析研究。